Equilíbrio químico Miguel Neta, março de 2020 [Imagem: Wikipédia]
Equilíbrio químico
Miguel Neta, março de 2020 [Imagem: Wikipédia]
Reversibilidade das reações químicas
As reações podem ser:
Irreversíveis
Reversíveis
Equilíbrio químico 2
Reversibilidade das reações químicas
Reações Irreversíveis
Reagentes → Produtos
Pelo menos um dos reagentes esgota-se e a reação acaba.
Equilíbrio químico 3
Reversibilidade das reações químicas
Reações Reversíveis
Reagentes → Produtos
mas tambémProdutos → Reagentes
As duas reações acontecem ao mesmo tempo:
Reação direta: Reagentes → Produtos
Reação inversa: Produtos → Reagentes
Reação reversível: Reagentes ⇄ Produtos
Tanto os reagentes como os produtos nunca se esgotam.
Equilíbrio químico 4
Reversibilidade das reações químicas
Reações Reversíveis
A síntese do amoníaco é um exemplo de uma reação reversível:
N2 (g) + 3 H2 (g) ⇄ 2 NH3 (g) Δ𝐻 = -93 kJ mol-1
ou2 NH3 (g) ⇄ N2 (g) + 3 H2 (g) Δ𝐻 = 93 kJ mol-1
(Quando se muda o modo como se escreve a reação, altera-se o sinal de Δ𝐻 da reação)
[Equilibrium Simulation][The Equilibrium State]
Equilíbrio químico 5
Equilíbrio químico como exemplo de um equilíbrio dinâmico
Numa reação química reversível, é atingido um estado de equilíbrio:
N2 (g) + 3 H2 (g) ⇄ 2 NH3 (g)
Em termos de concentração de substâncias vs tempo
1. Início da reação direta, com a formação de produtos.
Curvas descendentes de reagentes;Curvas ascendentes de produtos.
2. Com o aparecimento de produtos inicia-se a reação inversa em que há a formação de reagentes.
As curvas diminuem a sua variação ao longo do tempo.
3. As curvas deixam de variar ao longo do tempo, atingindo-se o estado de equilíbrio.
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Equilíbrio químico como exemplo de um equilíbrio dinâmico
Numa reação química reversível, é atingido um estado de equilíbrio:
N2 (g) + 3 H2 (g) ⇄ 2 NH3 (g)
Em termos de velocidades das reações vs tempo
4. A velocidade da reação direta vai diminuindo à medida que a quantidade de reagentes vai diminuindo e a velocidade da reação inversa vai aumentando, à medida que a quantidade de produtos vai aumentando.
5. As velocidades das duas reação igualam-se, atingindo o equilíbrio – as propriedades macroscópicas mantêm-se. É um equilíbrio dinâmico porque as reações continuam a acontecer.
Um equilíbrio químico é dinâmico, pelo que
As reações direta e inversa continuam a ocorrer, mas
Não há alteração macroscópica de propriedades!
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1 2 3
Equilíbrio químico como exemplo de um equilíbrio dinâmico
Numa reação química reversível, é atingido um estado de equilíbrio:
N2 (g) + 3 H2 (g) ⇄ 2 NH3 (g)
Variação das concentrações vs tempo
−𝑥 = 1 N2
+2𝑥 = 2 NH3
−3𝑥 = 3 H2
Proporções estequiométricas
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Equilíbrio químico como exemplo de um equilíbrio dinâmico
Equilíbrio químico
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Conce
ntr
açã
o /
mol dm
-3
Tempo
Equilíbrioquímico
N2O4 (g) ⇄ 2 NO2 (g)
Conce
ntr
açã
o /
mol dm
-3
Tempo
Equilíbrioquímico
2 NO2 (g) ⇄ N2O4 (g)
Equilíbrio químico como exemplo de um equilíbrio dinâmico
Equilíbrio heterogéneo e equilíbrio homogéneo
Um equilíbrio químico pode ser (quanto às fases):
Homogéneo – Todos os componentes presentes estão na mesma fase:
N2 (g) + 3 H2 (g) ⇄ 2 NH3 (g)
Neste caso todos os componentes estão em fase gasosa.
Heterogéneo – Os componentes da mistura reacional estão em pelo menos duas fases diferentes:
Fe2O3 (s) + 3 CO (g) ⇄ 2 Fe (s) + 3 CO2 (g)
Neste exemplo existem componentes em fase sólida e em fase gasosa.
Equilíbrio químico 10
?
Equilíbrio químico 11
Aplicar…
O gráfico seguinte traduz a evolução das concentrações das substâncias A, B e C durante a reação química
a A + b B ⇄ c C
Qual a estequiometria da reação?
Resolução
Coeficientes estequiométricos: a = 1b = 2c = 4
Bibliografia
▪ J. Paiva, A. J. Ferreira, M. G. Matos, C. Morais, C. Fiolhais, “Novo 11Q”, Texto Editores, Lisboa, 2016.▪ D. reger, S. Goode, E. Mercer, “Química: Princípios e Aplicações”, 2ª edição, Fundação Calouste Gulbenkian, 2010, Lisboa.
Ligações
▪ Equilibrium Simulation, 09/02/2018.▪ The Equilibrium State, 09/02/2018.
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