Deslocamento de Equilíbrio 2012 3.as Séries. Deslocamento de Equilíbrio Químico Decidindo se o sistema está ou não em equilíbrio N 2 O 4(g) 2 NO 2(g)

Deslocamento de Equilíbrio

20123.as Séries

Deslocamento de Equilíbrio QuímicoDeslocamento de Equilíbrio Químico

Decidindo se o sistema está ou não em equilíbrioDecidindo se o sistema está ou não em equilíbrio

NN22OO4(g) 4(g) 2 NO2 NO2(g)2(g)

Dados:Dados:

Sistema 1:Sistema 1:[N[N22OO44] = 2,40 mol/L] = 2,40 mol/L[NO[NO22] = 1,20 mol/L] = 1,20 mol/L



100°C100°C100°C100°C 100°C100°C

[NO[NO22]]22

Kc = = 0,36 (100˚C)Kc = = 0,36 (100˚C)[N[N22OO44]]

Calculando o valor de Q para os sistemas apresentados: Calculando o valor de Q para os sistemas apresentados:

Sistema I: Q = Sistema I: Q = não estánão está

em equilíbrioem equilíbrio

Sistema II: Q = Sistema II: Q = EstáEstá

em equilíbrioem equilíbrio

Sistema III: Q = Sistema III: Q =

Equilíbrio: Q = KEquilíbrio: Q = Kcc

⇒≠ 36,060,0=40,2

)20,1(=

2

⇒36,0=36,0=52,2

)96,0(=

2

⇒≠ 36,025,0=60,2

)80,0(=

2


[NO[NO22]]22

[N[N22OO44]]

[NO[NO22]]22

[N[N22OO44]]

[NO[NO22]]22

[N[N22OO44]]

não estánão estáem equilíbrioem equilíbrio

1- Efeito da Concentração1- Efeito da Concentração

NN22OO4(g) 4(g) 2NO2NO2(g)2(g)

1 mol/L 0 mol/L1 mol/L 0 mol/Lnão está em equilíbrio (Kc = 0,36)não está em equilíbrio (Kc = 0,36)

NN22OO44 vai se transformando em NO vai se transformando em NO22, até o equilíbrio ser atingido., até o equilíbrio ser atingido.

está em equilíbrioestá em equilíbrio


0,74 mol/L 0,52 mol/L0,74 mol/L 0,52 mol/L

Fatores que afetam o equilíbrio químicoFatores que afetam o equilíbrio químico

36,074,0

)52,0(

][

][ 2

42

22 ON

NO

0

1

02

42

22 ON

NO


Adicionando 1 mol de NAdicionando 1 mol de N22OO44::

não está em equilíbrionão está em equilíbrio

Diz-se, então, que o equilíbrio foi perturbado.Diz-se, então, que o equilíbrio foi perturbado.

Nos instantes seguintes, o sistema chegará a uma nova situação de equilíbrio:Nos instantes seguintes, o sistema chegará a uma nova situação de equilíbrio:

está novamente em equilíbrioestá novamente em equilíbrio





16,0=74,1

)52,0(=

]ON[]NO[ 2

42

2

2

36,0=62,1

)76,0(=

]ON[]NO[ 2

42

2

2

Fatores que afetam o equilíbrio químico: ConcentraçãoFatores que afetam o equilíbrio químico: Concentração


ConclusãoConclusão: ao aumentar a concentração de N: ao aumentar a concentração de N22OO44, o equilíbrio se , o equilíbrio se deslocou para a direita, ou seja, a reação “caminhou” um pouco no deslocou para a direita, ou seja, a reação “caminhou” um pouco no sentido de consumir Nsentido de consumir N22OO44 e formar NO e formar NO2 2 até que os valores das até que os valores das concentrações voltassem a obedecer à expressão:concentrações voltassem a obedecer à expressão:

[NO[NO22]]22

[N[N22OO44] ] = 0,36= 0,36

Representando graficamente:Representando graficamente:



A adição de NA adição de N22OO44 desloca o equilíbrio para a direita desloca o equilíbrio para a direita

A adição de NOA adição de NO22 desloca o equilíbrio para a esquerda desloca o equilíbrio para a esquerda


A retirada de NA retirada de N22OO44 desloca o equilíbrio para a esquerda desloca o equilíbrio para a esquerda

A retirada de NOA retirada de NO22 desloca o equilíbrio para a direita desloca o equilíbrio para a direita


Efeito da concentração - ResumoEfeito da concentração - Resumo

Considere: recipiente de 1 L, mantido à temperatura Considere: recipiente de 1 L, mantido à temperatura fixa de 100fixa de 100ooC, contendo 0,74 mol de NC, contendo 0,74 mol de N22OO4 4 e 0,52 mol e 0,52 mol de NOde NO22

[N[N22OO44] = 0,74 mol / 1L = 0,74 mol/L] = 0,74 mol / 1L = 0,74 mol/L

[NO[NO22] = 0,52 mol / 1 L = 0,52 mol/L] = 0,52 mol / 1 L = 0,52 mol/L

NN22OO4(g) 4(g) 2 NO2 NO2(g)2(g)

0,74 mol/L 0,52 mol/L0,74 mol/L 0,52 mol/LSistema em equilíbrioSistema em equilíbrio

36,0=74,0

)52,0(=

]ON[]NO[ 2

42

2

2

2 - Efeito da Pressão2 - Efeito da Pressão

Fatores que afetam o equilíbrio químicoFatores que afetam o equilíbrio químico


Aumentando a pressão sobre o êmbolo até o Aumentando a pressão sobre o êmbolo até o volume se reduzir a 0,5 L, as concentrações volume se reduzir a 0,5 L, as concentrações passam a valer o dobro: passam a valer o dobro:

[N[N22OO44] = 0,74 mol / 0,5 L = 1,48 mol/L] = 0,74 mol / 0,5 L = 1,48 mol/L

[NO[NO22] = 0,52 mol / 0,5 L = 1,04 mol/L] = 0,52 mol / 0,5 L = 1,04 mol/L



Não está em equilíbrioNão está em equilíbrio

73,0=48,1

)04,1(=

]ON[]NO[ 2

42

2

2

Fatores que afetam o equilíbrio químico: PressãoFatores que afetam o equilíbrio químico: Pressão


O aumento de pressão (redução de volume) perturbou o O aumento de pressão (redução de volume) perturbou o equilíbrio.equilíbrio.

No entanto, o próprio sistema se encarrega de chegar a uma No entanto, o próprio sistema se encarrega de chegar a uma nova situação de equilíbrio, deslocando-se para a esquerda, nova situação de equilíbrio, deslocando-se para a esquerda, aumentando a concentração de Naumentando a concentração de N22OO44..



Está em equilíbrioEstá em equilíbrio

36,0=62,1

)76,0(=

]ON[]NO[ 2

42

2

2

Efeito da PressãoEfeito da Pressão


Podemos observar que o aumento de pressão desloca sempre Podemos observar que o aumento de pressão desloca sempre para o lado que ocupa menos espaço (com menor volume gasoso).para o lado que ocupa menos espaço (com menor volume gasoso).

Assim, a diminuição de pressão desloca para o lado que ocupa Assim, a diminuição de pressão desloca para o lado que ocupa maior espaço (isto é, com maior volume gasoso).maior espaço (isto é, com maior volume gasoso).

1 N1 N22OO4(g) 4(g) 2 NO2 NO2(g)2(g)

1 volume 2 volumes1 volume 2 volumes

O aumento da pressão desloca para o lado de menor volume gasosoO aumento da pressão desloca para o lado de menor volume gasoso

A diminuição da pressão desloca para o lado de maior volume gasosoA diminuição da pressão desloca para o lado de maior volume gasoso

Efeito da Pressão - ResumoEfeito da Pressão - Resumo


Equilíbrios que não são afetados pela pressão: Equilíbrios que não são afetados pela pressão:

Aqueles em que o Aqueles em que o volume gasosovolume gasoso é igual é igual nos dois lados da equação, nos dois lados da equação, como por exemplo:como por exemplo:

2 volumes 2 volumes2 volumes 2 volumes

Este equilíbrio não é afetado por variações de pressãoEste equilíbrio não é afetado por variações de pressão

Sólidos e líquidos não entram nesse tipo de análise.Sólidos e líquidos não entram nesse tipo de análise.

HH2(g)2(g) + I + I2(g)2(g) 2 HI 2 HI(g)(g)

Efeito da PressãoEfeito da Pressão


NN22OO4(g) 4(g) 2 NO2 NO2(g)2(g)

Na tabela abaixo, temos os valores de KNa tabela abaixo, temos os valores de Kcc para esta reação, em várias para esta reação, em várias temperaturas:temperaturas:

TABELA: Valores de KTABELA: Valores de KCC a diferentes temperaturas a diferentes temperaturas

Temperatura (Temperatura (ooC) KC) KCC

00 5050100100150150200200250250

3,83,8..1010-4-4

2,02,0..1010-2-2

3,63,6..1010-1-1

3,23,21,91,9..101011

7,87,8..101011

H = + 58,1 kJH = + 58,1 kJ

3 - Efeito da Temperatura3 - Efeito da Temperatura

Fatores que afetam o equilíbrio químicoFatores que afetam o equilíbrio químicoDeslocamento de Equilíbrio QuímicoDeslocamento de Equilíbrio Químico

NN22OO4(g) 4(g) 2 NO2 NO2(g)2(g)


KKcc = 3,2 (150 = 3,2 (150ooC)C)


36,0=74,0

)52,0(=

]ON[]NO[ 2

42

2

2

2,3=42,0

)16,1(=

]ON[]NO[ 2

42

22

KKcc = 0,36 (100ºC) = 0,36 (100ºC)


NN22OO4(g) 4(g) 2 NO2 NO2(g)2(g)

0,42 mol/L 1,16 mol/L0,42 mol/L 1,16 mol/Lexoexo

endoendo

O aumento da temperatura favorece o sentido endotérmicoO aumento da temperatura favorece o sentido endotérmico

A diminuição da temperatura favorece o sentido exotérmicoA diminuição da temperatura favorece o sentido exotérmico

exoexo

endoendo

Fatores que afetam o equilíbrio químico: Fatores que afetam o equilíbrio químico: TemperaturaTemperaturaDeslocamento de Equilíbrio QuímicoDeslocamento de Equilíbrio Químico

http://www.youtube.com/watch?v=0XQVXFL4uoo

Ausência de catalisadorAusência de catalisador

Início:Início:[N[N22OO44] (incolor) = 1 mol/L] (incolor) = 1 mol/L

Equilíbrio:Equilíbrio:[N[N22OO44] (incolor) = 0,74 mol/L] (incolor) = 0,74 mol/L

[NO[NO2 2 ] (castanho) = 0,52 mol/L] (castanho) = 0,52 mol/L

100°C100°C4 - Efeito do Catalisador4 - Efeito do Catalisador

Fatores que afetam o equilíbrio químicoFatores que afetam o equilíbrio químicoDeslocamento de Equilíbrio QuímicoDeslocamento de Equilíbrio Químico

As As concentraçõesconcentrações de equilíbrio são as de equilíbrio são as mesmasmesmas na presença ou na na presença ou na ausência do catalisador.ausência do catalisador.

Porém, o catalisador faz com que a reação alcance o equilíbrio Porém, o catalisador faz com que a reação alcance o equilíbrio maismais rapidamenterapidamente, não deslocando o mesmo., não deslocando o mesmo.

Presença de catalisadorPresença de catalisador

Início:Início:[N[N22OO44] (incolor) = 1 mol/L] (incolor) = 1 mol/L

Equilíbrio:Equilíbrio:[N[N22OO44] (incolor) = 0,74 mol/L] (incolor) = 0,74 mol/L

[N[N22OO44] (castanho) = 0,52 mol/L] (castanho) = 0,52 mol/L

100°C100°C

Fatores que afetam o equilíbrio químico: CatalisadorFatores que afetam o equilíbrio químico: CatalisadorDeslocamento de Equilíbrio QuímicoDeslocamento de Equilíbrio Químico

O catalisador abaixa a energia de ativação de uma reação.O catalisador abaixa a energia de ativação de uma reação.Este abaixamento é o mesmo tanto para a reação direta quanto para a Este abaixamento é o mesmo tanto para a reação direta quanto para a reação inversa. Como resultado, o equilíbrio não se deslocará no reação inversa. Como resultado, o equilíbrio não se deslocará no sentido direto nem no inverso.sentido direto nem no inverso.

Fatores que afetam o equilíbrio químico: CatalisadorFatores que afetam o equilíbrio químico: CatalisadorDeslocamento de Equilíbrio QuímicoDeslocamento de Equilíbrio Químico

100100ooCCSem catalisadorSem catalisador

100100ooCCCom catalisador: equilíbrio Com catalisador: equilíbrio

atingido mais rápidoatingido mais rápido

150150ooCC Sem catalisador: Equilíbrio atingido mais Sem catalisador: Equilíbrio atingido mais

rápido, porém com diferentes [ ]rápido, porém com diferentes [ ]

Relacionando Catalisador com TemperaturaRelacionando Catalisador com TemperaturaDeslocamento de Equilíbrio QuímicoDeslocamento de Equilíbrio Químico

O Princípio de Le ChatelierO Princípio de Le Chatelier

““Quando um sistema em equilíbrio químico é Quando um sistema em equilíbrio químico é

perturbado por uma ação externa, o próprio perturbado por uma ação externa, o próprio

sistema tende a contrariar a ação que o perturbou, sistema tende a contrariar a ação que o perturbou,

a fim de se restabelecer a situação de equilíbrio.”a fim de se restabelecer a situação de equilíbrio.”


Perturbação externa Desloca no sentido de Altera o valor de KPerturbação externa Desloca no sentido de Altera o valor de KCC??

Aumento daAumento da[substância][substância]

Diminuição daDiminuição da[substância][substância]

Aumento daAumento dapressãopressão

Diminuição daDiminuição dapressãopressão

Aumento daAumento datemperaturatemperatura

Diminuição daDiminuição datemperaturatemperatura

Presença dePresença decatalisadorcatalisador

Consumo dessa substânciaConsumo dessa substância

Formação dessa Formação dessa substânciasubstância

Menor volumeMenor volumegasosogasoso

Maior volumeMaior volumegasosogasoso

Absorção deAbsorção decalor (endo)calor (endo)

Liberação deLiberação decalor (exo)calor (exo)

NãoNãodeslocadesloca

NãoNão

NãoNão

NãoNão

NãoNão

SimSim

SimSim

NãoNão

O Princípio de Le ChatelierO Princípio de Le ChatelierDeslocamento de Equilíbrio QuímicoDeslocamento de Equilíbrio Químico

50 ºC50 ºC O ºCO ºC NN22OO4(g) 4(g) 2 NO 2 NO2(g) 2(g) H > 0H > 0

KKc1c1 (273 K) = 0,36 (273 K) = 0,36

KKc2c2 (323 K) = 3,20 (323 K) = 3,20

Maior temperatura favorece a formação de NOMaior temperatura favorece a formação de NO22

][

][

42

22

ON

NOKc

Porque o Kc altera com a Temperatura?Porque o Kc altera com a Temperatura?

APROFUNDANDO...APROFUNDANDO...

50 ºC50 ºC O ºCO ºC NN22OO4(g) 4(g) 2 NO 2 NO2(g) 2(g) H > 0H > 0

KKc1c1 (273 K) = 0,36 (273 K) = 0,36

KKc2c2 (323 K) = 3,20 (323 K) = 3,20

Maior temperatura favorece a formação de NOMaior temperatura favorece a formação de NO22

][

][

42

22

ON

NOKc



Se aumentarmos a temperatura, a velocidade da Se aumentarmos a temperatura, a velocidade da

reação endotérmica será favorecida, em reação endotérmica será favorecida, em

detrimento da reação exotérmica.detrimento da reação exotérmica.

NN22OO4(g) 4(g) 2 NO 2 NO2(g) 2(g) H > 0H > 0



Equação empírica que mostra a constante de Equação empírica que mostra a constante de equilíbrio e sua dependência com a temperatura.equilíbrio e sua dependência com a temperatura.

Equação de van´t HoffEquação de van´t Hoff

)( ln212

1 1-

1 -

TTR

H

K

K

A constante de equilíbrio depende do sinal do ΔH e da A constante de equilíbrio depende do sinal do ΔH e da temperatura.temperatura.



0> HΔ NO 2 ON )g(2)g(42

212

1

212

1

2121

1221

K ln K ln 0 K

K ln

0 0

)T

1 -

T

1(

R

H-

K

K ln

0 )T

1 -

T

1(

T

1

T

1

T TK 323 TK 273 T

∴

∴ConclusãoConclusão

Para reações endotérmicasPara reações endotérmicas::

Aumento da TemperaturaAumento da Temperatura

Aumento do KAumento do K

Deslocamento de Equilíbrio QuímicoDeslocamento de Equilíbrio QuímicoEquação de van´t HoffEquação de van´t Hoff

0< HΔ ON NO 2 )g(42)g(2

212

1

212

1

2121

1221

K ln K ln 0 K

K ln

0 0

)T

1 -

T

1(

R

H-

K

K ln

0 )T

1 -

T

1(

T

1

T

1

T TK 323 TK 273 T

∴

∴ConclusãoConclusão

Para reações exotérmicas:Para reações exotérmicas:

Aumento da TemperaturaAumento da Temperatura

Diminuição do KDiminuição do K

Deslocamento de Equilíbrio QuímicoDeslocamento de Equilíbrio QuímicoEquação de van´t HoffEquação de van´t Hoff

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Deslocamento de Equilíbrio 2012 3.as Séries. Deslocamento de Equilíbrio Químico Decidindo se o sistema está ou não em equilíbrio N 2 O 4(g) 2 NO 2(g)