Graduação em Química (Centro Universitário Franciscano, UNIFRA, 2014) Show
Ouça este artigo: Para começarmos a analisar as causas do deslocamento de equilíbrio químico devemos entender que equilíbrio químico é definido como uma reação reversível que possui concentrações constantes e velocidades de reação (direta e inversa) iguais. Alguns fatores são responsáveis pelo deslocamento desse equilíbrio para o lado dos reagentes ou dos produtos. Este fenômeno é baseado na Lei de Le Chatelier que diz o seguinte: “Se um sistema em equilíbrio é perturbado por uma alteração na concentração, temperatura ou pressão de um dos componentes, o sistema deslocará a sua posição de equilíbrio de forma a contrabalancear o efeito da perturbação. ” Em 1884 o cientista Chatelier lançou uma teoria explicando os efeitos da pressão sobre o deslocamento do equilíbrio, porém, em 1888 ele aprimorou a teoria e a ampliou para qualquer efeito externo tal como variação de temperatura e concentração. O desenvolvimento desta teoria foi de extrema importância para a indústria principalmente por ter possibilitado a obtenção da amônia de forma industrial. A amônia é largamente utilizada na indústria como matéria-prima para fertilizantes (por exemplo a ureia), plásticos, produtos de limpeza entre outras tantas aplicações. Abaixo vamos abordar especificamente os efeitos de diferentes fatores para o deslocamento do equilíbrio químico: Efeito da variação da pressão: quando a pressão aumenta o equilíbrio desloca para o lado que contém menor número de moléculas e caso ela diminua o equilíbrio desloca para o lado de maior número de moléculas formadas. Exemplo: 2 A ↔ B Neste caso se a pressão aumenta o equilíbrio vai ser deslocado para a esquerda devido a ter o maior número de moléculas. Efeito da variação da concentração: quando há aumento da concentração dos reagentes o equilíbrio desloca para o lado dos produtos e quando ocorre o inverso temos o equilíbrio deslocado para os reagentes. Exemplo: A ↔ 2B Neste caso se aumentamos a concentração de A o equilíbrio se desloca para o lado de formação do 2 B. Efeito da variação da temperatura: Quando há um aumento da temperatura o equilíbrio é deslocado para favorecer uma reação endotérmica e quando a temperatura é reduzida o equilíbrio se desloca a favor de uma reação exotérmica. Exemplo: 2 A + O2 ↔ B + CO2 ∆H- + x Kj/mol Neste caso como a reação direta representa uma reação de combustão, ou seja, exotérmica, quando a temperatura for reduzida o equilíbrio vai se deslocar a favor da mesma. Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/deslocamento-de-equilibrio-quimico/ Diversas reações acontecem completamente, ou seja, até que pelo menos um dos reagentes seja consumido até o fim. Essas reações são irreversíveis, como ocorre, por exemplo, quando queimamos um palito de fósforo. Outros sistemas, por outro lado, apresentam reações direta e inversa ocorrendo ao mesmo tempo. Esses sistemas são conhecidos como reversíveis e são representados no equilíbrio químico por meio de duas flechas com sentidos opostos - uma indica o sentido direto da reação (da esquerda para a direita) e a outra indica o sentido inverso da reação (da direita para a esquerda): ⇄. Podemos também representar o equilíbrio químico por meio de uma única flecha com duas setas: ↔. Como exemplo de uma reação reversível, temos a água líquida contida em um recipiente fechado, onde as suas moléculas passam continuamente do estado líquido para vapor e do vapor para o líquido, conforme a equação química abaixo: H2O (l) ↔ H2O (v) Após certo tempo, a velocidade de vaporização, que ocorre no sentido direto, se iguala à velocidade de condensação, que ocorre no sentido inverso. Isso significa que o sistema atingiu o equilíbrio químico. Uma reação reversível nunca se completa em um só sentido. No equilíbrio químico, as concentrações de H2O (l) e H2O (v) não se alteram mais, pois as velocidades direta e inversa são iguais. Graficamente, podemos representar um equilíbrio químico da seguinte forma: O gráfico mostra que a velocidade inicial da reação direta é máxima, já que a concentração dos reagentes é máxima. À medida que o tempo passa, a velocidade da reação direta vai diminuindo, pois a concentração de reagentes diminui, enquanto a concentração dos produtos aumenta - ampliando, com isso, a velocidade da reação inversa. Ao atingir o equilíbrio químico, as velocidades direta e inversa se igualam. 📚 Você vai prestar o Enem 2020? Estude de graça com o Plano de Estudo Enem De Boa 📚 Grau de EquilíbrioO grau de equilíbrio (α) de um reagente é igual a quantidade de mol consumida dividida pela quantidade de mol inicial desse reagente, conforme a expressão abaixo:
O grau de equilíbrio não possui unidade de medida, mas pode ser multiplicado por 100 e expresso em porcentagem. Constante de Equilíbrio (Kc)Considere a seguinte equação química genérica: a A + b B ↔ c C + d D Admitindo que a reação seja elementar, isto é, que ocorra em uma só etapa, as seguintes expressões da lei da ação das massas podem ser escritas para os dois sentidos da reação:
Ao atingir o equilíbrio químico, v1 e v2 se igualam. Podemos, então, igualar as expressões acima: v1 = v2 k1 [A]a [B]b = k2 [C]c [D]d $${k1 \over k2} = {[C]c [D]d \over [A]a [B]b}.$$ Considerando \({k1 \over k2} = KC\), temos que a constante de equilíbrio (Kc) da reação, em termos de concentrações, é: /({kC}= {[C]c [D]d \over [A]a [B]b}./) Observação: Em equilíbrios químicos heterogêneos em que existam reagentes ou produtos sólidos, eles não devem ser inseridos na expressão da constante de equilíbrio (Kc), pois suas concentrações serão sempre constantes. Em equilíbrios químicos que acontecem em aquosos, a concentração da água líquida não varia, logo, ela também não será inserida na expressão de Kc. Interpretando os valores de KcSe Kc > 1: o valor de Kc será maior do que 1 quando a concentração dos produtos for maior do que a dos reagentes, o que significa que a reação direta prevalece sobre a inversa. Em outras palavras, quanto maior for o valor de Kc, maior será a extensão da ocorrência da reação direta. Se Kc < 1: o valor de Kc será menor do que 1 quando a concentração dos reagentes for maior do que a dos produtos, o que significa que a reação inversa prevalece sobre a reação direta. Em outras palavras, quanto menor for o valor de Kc, maior será a extensão da ocorrência da reação inversa. Unidades de KcAs unidades de Kc serão diferentes para cada equação química e dependerão da sua respectiva expressão matemática. Exemplos: PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2 (g) N2 (g) + 3 H2 (g) ↔ 2 NH3 (g) Quociente de Equilíbrio (Qc)Quociente de equilíbrio (Qc) consiste na relação entre as concentrações dos participantes, em mol/L, em qualquer momento da reação, antes ou após o equilíbrio químico. Qc pode ser expresso da mesma forma que o Kc. Estabelecendo uma relação entre Qc e Kc, temos:
🎓 Você ainda não sabe qual curso fazer? Tire suas dúvidas com o Teste Vocacional Grátis do Quero Bolsa 🎓 Constante de Equilíbrio em Termos de Pressão Parcial (Kp)Considere a seguinte equação química genérica: a A (g) + b B (g) ↔ c C (g) + d D (g) Para equilíbrios químicos gasosos, é possível escrever a constante de equilíbrio em termos das pressões parciais dos participantes da reação: Podemos relacionar Kp com Kc através da seguinte expressão: Kp = Kc (R x T)Δn Considerando: R = constante universal dos gases T = temperatura absoluta do equilíbrio Δn = (c + d) – (a + b) Deslocamento de Equilíbrio QuímicoSegundo o Princípio de Le Chatelier “quando se aplica uma força sobre um sistema em equilíbrio, ele tende a se ajustar no sentido de diminuir os efeitos dessa força”. Os fatores que podem afetar um sistema em equilíbrio químico são: concentração, pressão e temperatura. ConcentraçãoConsidere a seguinte reação genérica em equilíbrio químico: Reagentes ↔ Produtos A adição de substâncias em um sistema que se encontra em equilíbrio favorece a reação que o consome. Por exemplo, se adicionarmos algum reagente a uma reação em equilíbrio, o sentido direto da reação será favorecido, ou seja, o equilíbrio desloca-se para a direita. Se adicionarmos algum produto a essa reação, então o sentido inverso da reação será favorecido, ou seja, o equilíbrio desloca-se para a esquerda. A remoção de substâncias em um sistema que se encontra em equilíbrio favorece a reação que a produz. Ou seja, se houver remoção de algum reagente, o equilíbrio desloca-se para a esquerda. Já se houver remoção de algum produto, o equilíbrio desloca-se para a direita. PressãoO aumento da pressão provoca contração de volume, por isso, desloca o equilíbrio para o lado de menor volume gasoso - ou seja, para aquele que tiver o menor número de moléculas gasosas. A diminuição da pressão provoca expansão de volume, logo, desloca o equilíbrio para o lado de maior volume gasoso, isto é, aquele que tiver o maior número de moléculas gasosas. TemperaturaO aumento da temperatura favorece a reação que absorve calor, ou seja, desloca o equilíbrio para o sentido endotérmico (ΔH > 0). Já a diminuição da temperatura, favorece a reação que libera calor, isto é, desloca o equilíbrio para o sentido exotérmico (ΔH < 0). Em outras palavras, se a reação for endotérmica, o valor de Kc aumenta com o aumento da temperatura. Se a reação for exotérmica, o valor de Kc diminui com o aumento da temperatura. Efeito dos Catalisadores sobre o Equilíbrio QuímicoOs catalisadores são substâncias que diminuem a energia de ativação e, com isso, aumentam a velocidade das reações químicas. Quando a reação está em equilíbrio químico, a redução da energia de ativação apresenta o mesmo valor para as reações direta e inversa. Sendo assim, o catalisador não afeta o equilíbrio de uma reação química. Aumentando a velocidade das reações direta e inversa, o único efeito que o catalisador provocará é diminuir o tempo necessário para que a reação entre em equilíbrio químico. 📝 Você quer garantir sua nota mil na Redação do Enem? Baixe gratuitamente o Guia Completo sobre a Redação do Enem! 📝 Exercício de fixação UFRGS/2017 Observe a figura abaixo, sobre o perfil de energia de uma reação em fase gasosa. Considere as seguintes afirmações a respeito dessa reação. Quais estão corretas? A Apenas I. B Apenas II. C Apenas III. D Apenas I e II. E I, II e III. O que ocorre com equilíbrio químico quando se aumenta a temperatura?Se a temperatura aumentar, haverá o deslocamento do equilíbrio no sentido da reação endotérmica, mas se ela diminuir, o deslocamento será no sentido da reação exotérmica.
Quando aumentamos a temperatura acontece Qual fenômeno explique o sentido de deslocamento da reação?Aumentarmos a temperatura do sistema, o equilíbrio será deslocado no sentido inverso (da reação endotérmica), ou seja, será deslocado para a esquerda (sentido da formação dos reagentes);
Para que lado o equilíbrio se desloca?Aumentando a temperatura = equilíbrio desloca para a esquerda (por ser o sentido da reação endotérmica, já que o ΔH é negativo). Diminuindo a temperatura = o equilíbrio desloca para a direita (por ser o sentido da reação exotérmica, já que o ΔH é negativo).
Quando se aumenta a concentração o equilíbrio se desloca para?Concentração:
Quando aumentamos a concentração de um ou mais reagentes, o equilíbrio se desloca no sentido da reação direta, isto é, de formação dos produtos e consumo dos reagentes.
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Em que sentido o equilíbrio químico se desloca quando a temperatura aumenta?
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