equibrio quimico

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introdução basica

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  • Equilbrio Qumico

  • Embora Kc e Kp representem valores constantes mesma temperatura, elas no so necessariamente iguais.

    A relao entre elas dada considerando-se a equao de estado dos gases :

    P. V = n. R. T*Relao entre Kc e Kp

  • Considere a reao abaixo:

    N2O4 (g) 2NO2 (g)

    Observe a relao entre Kc e Kp:

    Kc = [NO2]2 / [N2O4] Kp = (PNO2)2 / PN2O4

    Aplicando a equao dos gases para NO2 e para N2O4:

    PNO2 = n. R.T = [NO2] . R. T V

    PN2O4 = n. R. T = [N2O4] . R. TV

    *

  • Kp = (PNO2)2 / PN2O4PNO2 = n. R.T = [NO2] . R. T V

    PN2O4 = n. R. T = [N2O4] . R. TVKp = ([NO2] . R. T)2 ([N2O4] . R. T)1

    Kp = [NO2]2 . (R . T) 2-1 [N2O4]

    Onde: R = 0,082 atm.L.K-1.mol-1 e T em K*

  • Resumindo:Podemos relacionar Kc e Kp pela relao:Onde:*Considere a reao genricaaA + bB cC + dD

  • Para a reao de sntese do metanol, CH3OH, a partir de hidrognio e monxido de carbono:

    2H2(g) + CO (g) CH3OH (g)

    Kc vale 300, a 425oC. Qual o valor de Kp a essa temperatura?*

  • *Se a reao elementar, qual ser a representao da equao qumica

  • Na equao a A + b B c C + d D, aps atingir o equilbrio qumico, podemos concluir a respeito da constante de equilbrio que:

    a) Quanto maior for o valor de Kc, menor ser o rendimento da reao direta. b) Kc independe da temperatura. c) Se as velocidades das reaes direta e inversa forem iguais, ento K2 = 0. d) Kc depende das molaridades iniciais dos reagentes. e) Quanto maior for o valor de Kc, maior ser a concentrao dos produtos.12*

  • Clculo das constantes de equilbrioQuando so conhecidas as presses parciais no equilbrio de todos os reagentes e produtos, a constante de equilbrio pode ser calculada diretamente a partir da expresso de constante de equilbrio.

    *

  • *Uma mistura de hidrognio e nitrognio em um recipiente de reao atinge o equilbrio a 472oC. A mistura de gases em equilbrio foi analisada e descobriu-se que ela contm 7,38 atm de H2, 2,46 atm de N2 e 0,166 atm de NH3. A partir desses dados calcule a constante de equilbrio para:

    N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g)

  • *Aplicaes das constantesde equilbrioDeterminando o sentido da reao

    Suponha que coloquemos uma mistura de 2 mol de H2, 1 mol de N2 e 2mol de NH3 em um recipiente de 1L a 472oC. N2 e H2 reagiro para formar mais NH3. Nessa instncia devemos:calcular a presso parcial inicial de cada espcie, usando a equao de gs ideal.Inserir as presses parciais de N2, H2 e NH3 na expresso da constante de equilbrio. Analise o resultado e compare com o Kc calculado anteriormente para a mesma equao na mesma temperatura.

  • *Aplicaes das constantesde equilbrioQuando substitumos as presses parciais ou concentrao dos produtos e reagentes na expresso da constante de equilbrio, o resultado conhecido como quociente da reao, representado pela letra Q.

  • Determinando o sentido de reaoDefinimos Q, o quociente da reao, para uma reao geral

    como

    Sendo que : Q = K somente com o sistema em equilbrio.Aplicaes das constantesde equilbrio*

  • Prevendo o sentido da reaoSe Q > K, ento a reao inversa deve ocorrer para atingir o equilbrio (ex., produtos so consumidos, reagentes so formados, o numerador na expresso da constante de equilbrio diminui e Q diminui at se igualar a K).

    Se Q < K, ento a reao direta deve ocorrer para atingir o equilbrio.Aplicaes das constantesde equilbrio*

  • Aplicaes das constantesde equilbrio*Resumindo:

  • *Ex.:A 448oC a constante de equilbrio , Keq, para a reao:H2 (g) + I2(g) 2HI (g)

    51. Determine como a reao prosseguir para atingir o equilbrio a 448oC se comearmos com 2 x10-2mol de HI, 1 x 10-2 mol de H2 e 3x10-2mol de I2 em um recipiente de 2 L.

  • *Clculo das concentraes em equilbrioPara a reao N2(g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g), Keq = 1,45x10-5 a 500oC. Em uma mistura em equilbrio dos trs gases a 500oC, a presso parcial de H2 0,928 atm e a presso parcial de N2 0,432 atm. Qual a presso parcial de NH3 nessa mistura no equilbrio?

  • *Um frasco de 1L preenchido com 1 mol de H2 e 2 mol de I2 a 448oC. O valor da constante de equilbrio, Keq, para a reao:

    H2(g) + I2(g) 2HI (g)

    A 448oC 50,5. Quais so as presses parciais de H2, I2 e HI no equilbrio?

  • *

  • *Partindo-se de uma mistura equimolar de CO(g) e H2O(g), todas afirmativas a seguir esto corretas, exceto: a) Os compostos que predominam, no equilbrio, a 250C, so CO (g) e H2O(g). b) Os compostos que predominam, no equilbrio, a 950C, so CO2(g) e H2(g). c) Com o aumento da temperatura, a constante de equilbrio K aumenta. d) temperatura de 850C, as concentraes de reagentes e produtos, no equilbrio, so iguais. e) Aumentando a temperatura, haver predominncia, no equilbrio, dos compostos CO(g) e H2O(g).A reao reversvel abaixo endotrmica e admite os seguintes valores da constante K:

  • Deslocamento de equilbrio possvel alterar um equilbrio qumico por meio de algumas aes externas. Tal tipo de ao chamado pertubao do equilbrio, e a sua consequncia denominada deslocamento de equilbrio.

    Existe um importantssimo princpio qumico que permite prever qual ser o efeito de uma pertubao sobre um equilbrio. Ele denominado Princpio de Le Chantelier.

  • Consideremos um sistema em equilbrio qumico, com as substncias A, B, C e D. No equilbrio, as velocidades V1 e V2 so iguais e as concentraes das substncias A, B, C e D so constantes. Se, por algum motivo, houver modificao em uma das velocidades, teremos mudanas nas concentraes das substncias. Esta modificao em uma das velocidades ocasiona o que denominamos de deslocamento do equilbrio, que ser no sentido da maior velocidade. Deslocamento de equilbrio

  • - Equilbrio inicial. - Aumentando v1, o deslocamento para a direita. - Aumentando v2, o deslocamento para a esquerda.

  • Porm, aps certo tempo, a reao volta a estabelecer um novo equilbrio qumico, mas com valores de concentraes e velocidades diferentes das iniciais.

    Princpio de Le Chantelier

    O qumico francs Henri Louis Le Chatelier props um princpio que afirma:Quando um sistema em equilbrio sofre algum tipo de perturbao externa, ele se deslocar no sentido de minimizar essa perturbao, a fim de atingir novamente uma situao de equilbrio.

  • possvel provocar alterao em um equilbrio qumico por variaes de:

    - temperatura, - concentrao de participantes da reao e - presso total sobre o sistema.

  • EFEITO DA TEMPERATURA

    Observando a reao:

    Colocando-se o gs NO2(g), de colorao castanha, contido em um balo de vidro, em banhos de diferentes temperaturas, observa-se o seguinte:

  • Podemos observar que o aumento da temperatura favorece a reao (2) que endotrmica, e a reduo da temperatura favorece a reao (1) que exotrmica. Um aumento de temperatura desloca o equilbrio no sentido endotrmico. Uma diminuio de temperatura desloca o equilbrio no sentido exotrmico. Se a colorao castanha desaparece a 0C porque, praticamente, no h mais NO2, isto , ele foi transformado em N2O4.

  • No exemplo em questo, temos:

    Calor + N2O4 (g) 2NO2 (g) AH= +57,2 kJendoAumento da T desloca o equilbrio no sentido endotrmicoDiminuio da T desloca o equilbrio no sentido exotrmico

  • Neste caso, temos:

    N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) + calor AH = - 91,8 kJexoendoDiminuio da T desloca o equilbrio no sentido exoAumento da T desloca o equilbrio no sentido endo

  • Variao de Kc com a temperaturaPor meio de investigaes experimentais, verificou-se que o aquecimento pode aumentar ou diminuir o valor da constante de equilbrio e que isso depende do valor do AH da reao.O aumento da temperatura provoca aumento da constante de equilibrio para reaes endotrmicas (AH>0) e diminuio para exotrmicas (AH
  • [Co(H2O)6]2+ (aq) + 4Cl- (aq) [CoCl4]2- (aq) + 6H2O (l)A reao abaixo endotrmica no sentido direto. Assim:

    aquecimento aumento de Kc desloca o equilbrio para a direita, fazendo predominar a cor azul.Resfriamento diminuio de Kc desloca o equilbrio para a esquerda, fazendo predominar a cor rosa.Maior KcMenor Kc

  • EFEITO DA CONCENTRAO Supondo o equilbrio:

    N2(g) + 3H2(g) > 2NH3(g)

    Se tivermos colocado N2, H2 e NH3 em um recipiente mantido temperatura constante e que seja esperado at que o sistema atinja o equilbrio.

    Ser medido em seguida a concentrao de equilbrio de cada uma das trs substncias.

  • A [ ] de cada substncia mostra ser cte esquerda do grfico: o sistema est em equilbrio.

    Repentinamente, a [H2] aumenta, quando maior quantidade adicionada ao recipiente.

    A [N2] e de [H2] imediatamente comeou a diminuir, ao mesmo tempo a [NH3] comeou a aumentar. N2(g) + 3H2(g) > 2NH3(g)Seqencialmente, o equilbrio ser perturbado adicionando H2 no recipiente. Estas mudanas ocorrem quando falamos que o equilbrio "foi deslocado para a direita".

  • Estas mudanas continuam, entretanto a velocidade diminui gradualmente, at que o sistema novamente restabelece um estado de equilbrio, aps o qual a concentrao dos elementos permanecem constante.

  • Neste experimento, parte da quantidade de H2 adicionado consumida no deslocamento do equilbrio, assim, o efeito da adio (aumento na concentrao) parcialmente compensado.

    Em outras palavras, o ajuste do sistema tende a