LCE-108 – Química Inorgânica e Analítica

Equilíbrio Químico

Wanessa Melchert Mattos

Equilíbrio Químico

Estalactites: CaCO3(s) + CO2(aq) + H2O (l) Ca2+(aq) + 2 HCO3

-(aq) Estalagmites: Ca2+(aq) + 2 HCO3

-(aq) CaCO3(s) + CO2(aq) + H2O (l)

Reações químicas são reversíveis

Equilíbrio Químico

Equilíbrio: estado em que tanto a reação direta quanto a inversa continuam ocorrendo com velocidades iguais, mas nenhuma variação química é observada:

Ca2+(aq) + 2 HCO3-(aq) CaCO3(s) + CO2(aq) + H2O (l)

Equilíbrio Químico

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

Constante de equilíbrio (K) = [HI]2

[H2] [I2]

Equilíbrio Químico

Forma geral:

aA + bB cC + dD

K = [C]c [D]d

[A]a [B]b

Equilíbrio Químico

Expressão da constante de equilíbrio:

-Todas as concentrações são valores em equilíbrio;

-Nunca se usa unidades com K.

-O valor da constante K depende da reação em questão e da

temperatura;

-Cada concentração é elevada à potência de seu coeficiente

estequiométrico na equação química balanceada;

-As concentrações de produtos aparecem no numerador e as

concentrações de reagentes aparecem no denominador;

Equilíbrio Químico

Escrevendo expressões da Constante de Equilíbrio:

•Reações que envolvem sólidos

S (s) + O2 (g) SO2 (g) K = [SO2] [O2]

As concentrações de quaisquer reagentes e produtos sólidos não

são incluídas na expressão da constante de equilíbrio.

Equilíbrio Químico

Escrevendo expressões da Constante de Equilíbrio:

•Reações em solução aquosa

NH3 (aq) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- (aq)

K = [NH4

+] [OH-] [NH3]

A concentração molar da água não é incluída na expressão da

constante de equilíbrio.

Significado da Constante de Equilíbrio Químico

-K > > 1: A reação é produto – favorecida: As concentrações de equilíbrio dos produtos são maiores do que as concentrações de equilíbrio dos reagentes.

-K < < 1: A reação é reagente – favorecida: As concentrações de equilíbrio dos reagentes são maiores do que as concentrações de equilíbrio dos produtos.

Significado da Constante de Equilíbrio Químico

Equilíbrio Químico

Quando os reagentes e produtos em uma reação não estão em equilíbrio é conveniente calcular o quociente da reação:

aA + bB cC + dD

Q = [C]c [D]d

[A]a [B]b

As concentrações dos reagentes e produtos na expressão para Q são aquelas que ocorrem em qualquer ponto à medida que a reação procede a partir dos reagentes para uma mistura em equilíbrio.

Equilíbrio Químico X Quociente de Reação

Q = K sistema está em equilíbrio Q < K Reagentes Produtos – [R] [P] Q>K Produtos Reagentes - [P] [R]

Equilíbrio Químico X Quociente de Reação

Exemplo: O dióxido de nitrogênio, NO2, um gás castanho, existirá em equilíbrio com o gás incolor N2O4, K=171 a 298 K: 2 NO2 (g) N2O4 (g) K = 170 Suponha que, em um momento específico, a concentração de NO2 seja 0,015 M e que a concentração de N2O4 seja 0,025 M. Q é maior, menor ou igual a K? Se o sistema não estiver em equilíbrio, em que direção a reação deverá proceder para que atinja o equilíbrio?

Determinação de uma Constante de Equilíbrio

2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g) Experimento a 852 Kelvin: [SO2] = 3,61 x 10-3 mol L-1

[O2] = 6,11 x 10-4 mol L-1

[SO3] = 1,01 x 10-2 mol L-1

Calcular o valor de K?

Determinação de uma Constante de Equilíbrio

Quando conhecemos as concentrações iniciais dos reagentes e apenas uma das concentrações dos reagentes ou dos produtos no equilíbrio, como calcular K a 1000K para a reação:

2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g) [SO2]inicial = 1,00 mol L-1

[O2]inicial = 1,00 mol L-1

[SO3]eq. = 0,925 mol L-1

Determinação de uma Constante de Equilíbrio

Exemplo: Uma solução aquosa de etanol e ácido acético, cada um com uma concentração inicial de 0,810 M, é aquecida a 100 C. Em equilíbrio, a concentração de ácido acético é de 0,748 M. Calcule K para a reação:

C2H5OH (aq) + CH3CO2H (aq) CH3CO2C2H5 (aq) + H20 (l)

Determinação de uma Constante de Equilíbrio

Exemplo: Uma solução é preparada dissolvendo-se 0,050 mol de diiodociclohexano. O volume total de solução é 1,00 L. Quando a reação

C6H10I2 C6H10 + I2 atinge o equilíbrio a 35 C, a concentração de I2 é 0,035 mol L-1. (a) Quais são as concentrações de C6H10I2 e C6H10 no equilíbrio? (b) Calcule K, a constante de equilíbrio.

Usando constantes de equilíbrio em cálculos

Exemplo: Suponha que você esteja estudando a decomposição do PCl5 para formar PCl3 e Cl2. Sabendo que K = 1,20 a uma determinada temperatura e que a concentração inicial de PCl5 é 1,60 M, quais serão as concentrações de equilíbrio do reagente e dos produtos?

Usando constantes de equilíbrio em cálculos

Exemplo: Dissociação de moléculas de I2, para formar átomos de I, para a qual K = 5,6 x 10-12, a 500 K. Calcular as concentrações no equilíbrio. Concentração inicial de I2 = 0,45 M.