Equilíbrio Químico - Constante de Ionização

Equilíbrio Químico - Constante de Ionização

Todas as reações reversíveis atingem um estado de equilíbrio químico. Uma reação reversível significa uma reação onde ocorrem reações diretas e inversas. Equilíbrio químico significa que mantidas a temperatura e a pressão, após algum tempo, as velocidades das reações diretas e das reações inversas se igualam.

Por exemplo

Reação Direta:

N₂ + 3H₂ 2NH₃
Os reagentes N₂ e 3H₂ reagem para formar o produto 2NH₃.

Uma vez formado, o produto passa a reagir entre si, ocorrendo uma reação inversa.

Reação Inversa:

2NH₃ N₂ + 3H₂
formando as substâncias iniciais.

Depois de um certo tempo, as reações diretas e inversas se contrabalanceiam, e as quantidades de produtos e reagentes permanecem inalterados. A reação alcança um estado de equilíbrio. Entre as moléculas continuam ocorrendo as reações, no sentido direto e no sentido inverso. Por isto, este equilíbrio é denominado de equilíbrio dinâmico.

Constante de equilíbrio

Para a reação reversível genérica:

1 - Reação direta   2 - Reação inversa

Onde x, y, z, e t são os coeficientes que balanceiam a equação.

O grau de equilíbrio [] é a concentração molar do componente , ou seja, é a relação entre o número de mols de um reagente que reage até atingir o equilíbrio, com a quantidade de mols inicial deste reagente.

• se é próximo a 1, isto significa que no equilíbrio sobra pouco reagente e uma grande quantidade de produto, ou seja, o rendimento da reação é grande.
• se é próximo a 0, isto significa que no equilíbrio sobra muito reagente e uma pequena quantidade de produto, ou seja, o rendimento da reação é pequeno.

Podem ser escritas da seguinte forma as velocidades das reações direta e inversa:

v₁= k₁[A]^x[B]^y e v₂= k₂[C]^z[D]^t

No equilíbrio, as velocidades se igualam:

v₁= v₂ k₁[A]^x[B]^y = k₂[C]^z[D]^t ou:

A constante de equilíbrio é representada por K_eq ou K_c , por ser expressa em termos de concentrações molares:

GRÁFICOS

Se no início tivermos apenas os componentes da esquerda ( A e B ), v₁ é máxima no início, enquanto que v₂ é zero. No equilíbrio, são iguais, então:

A partir do tempo T, o equilíbrio foi atingido.

No equilíbrio, as concentrações de produtos e reagentes serão constantes, mas não necessariamente iguais.

Para uma reação genérica A + 2B 2C

A constante de equilíbrio no exemplo acima será:

Observe que após 15 segundos as concentrações ficaram constantes, ou seja, a partir deste instante a reação está em equilíbrio.

DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO

PRINCÍPIO DE LE CHATELIER

Quando um fator externo age sobre um sistema em equilíbrio, este se desloca, procurando anular a ação do fator aplicado.

Ao utilizar o Princípio de Le Chatelier, pode-se prever o que ocorre com um sistema em equilíbrio quando um fator age sobre ele.

FATORES QUE DESLOCAM O EQUILÍBRIO

i. CONCENTRAÇÃO

Ao adicionar um componente A genérico, o sistema se desloca no sentido de retirar A.

Ao retirar um componente A genérico, o sistema se desloca no sentido de formar A.

Variações nas concentrações de produtos ou reagentes não causam uma mudança na constante K_C.

ii. PRESSÃO

A pressão pode agir quando há, no mínimo, um componente gasoso em equilíbrio.

O aumento da pressão desloca o equilíbrio no sentido da contração do sistema (menor volume).

A diminuição da pressão desloca o equilíbrio no sentido da expansão do sistema (maior volume)

Para determinar o sentido da expansão ou contração, devemos lembrar que o volume ocupado por um gás é proporcional ao número de mols:

Variações na pressão não causam uma mudança na constante K_C.

iii. TEMPERATURA

O aumento da temperatura desloca o equilíbrio no sentido endotérmico. Isto significa que, ao adicionarmos calor a um sistema, este se desloca no sentido da retirada do calor.

A diminuição da temperatura desloca o equilíbrio no sentido exotérmico. Isto significa que, ao retirarmos calor de um sistema, este se desloca no sentido de liberar calor.

Variações na temperatura causam uma mudança na constante K_C. As variações em K_C indicam variações no rendimento da reação.

Avalie a aula