Artur C. 16993 Lucas A. 17011

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Equilíbrio Químico

Artur Costa Barros nº 16993Lucas Valias Ayres nº 17011

Prof.: Élcio Barrak

Capitulo 15

Universidade Federal de Itajubá

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Tópicos Abordados

• Conceito de Equilíbrio• A Constante de Equilíbrio• Equilíbrios Heterogêneos• Cálculo das Constantes de Equilíbrio• Aplicações das Constantes de Equilíbrio• Princípio de Le Châtelier• Equilíbrio Químico no Cotidiano

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• O equilíbrio químico é uma situação em que a proporção entre as quantidades de reagentes e produtos em uma reação química se mantém constante ao longo do tempo.

• No equilíbrio químico as reações opostas acontecem a velocidades iguais.

Conceito de Equilíbrio

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Conceito de Equilíbrio

ABBA

Reação direta:

][][

BKVelocidadeAKVelocidade

i

d

Reação inversa:

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)/(][)/(][

)/()/(

RTPBRTPA

RTPVnnnRTPV

B

A

RTP

KVelocidade

RTP

KVelocidade

Bi

Ad

Reação direta:

A pressão influencia a velocidade proporcionalmente

As velocidades para as reações direta e inversa:

Conceito de Equilíbrio

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Equilíbrio acontece quando:

RTP

KRTP

K Bi

Ad

Rearranjando a equação e cancelando os termos RT

O equilíbrio é dinâmico, A e B não param de reagir.

constante uma )/()/(

i

d

A

B

A

B

KK

PP

RTPRTP

Conceito de Equilíbrio

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O Processo de Haber

Haber desenvolveu um importante processo para sintetizar amônia a partir de nitrogênio e hidrogênio.

Essa reação é a base do processo de Haber para sintetizar amônia, muito utilizada na agricultura para a fertilização do solo.

)(2)(3)( 322 gNHgHgN

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A Constante de Equilíbrio

dDcCbBaA

eqbB

aA

dD

cC

i

d K)(P)(P)(P)(P

kk

A condição de equilíbrio para reagentes e produtos na fase gasosa:

A condição de equilíbrio para reagentes e produtos em solução:

A expressão da constante de equilíbrio depende apenas da estequiometria da reação, não de seu mecanismo.

ba

dc

eq BADC

K)()()()(

O valor da constante de equilíbrio varia apenas com a temperatura.

Lei da ação das massas

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Ordem de grandeza das constantes de equilíbrio

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A Constante de Equilíbrio

A constante de equilíbrio de uma reação em etapas é a multiplicação das constantes das etapas individuais.

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Equilíbrios heterogêneos

• As pressões parciais dos gases são substituídas na expressão da constante de equilíbrio.

• As concentrações molares das espécies dissolvidas são substituídas na expressão da constante de equilíbrio.

• Os sólidos puros, os líquidos puros e os solventes não são incluídos na expressão da constante de equilíbrio.

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A expressão da constante de equilíbrio fica:

2

)()()( 23

COeq PK

gCOsCaOsCaCO

Exemplos:

Equilíbrios heterogêneos

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Cálculo das Constantes de Equilíbrio

- Conhecendo todas as concentrações ou pressões parciais no equilíbrio;

bB

aA

dD

cC

eq PPPP

K)()()()(

ba

dc

eq BADC

K)()()()(

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- Conhecendo a concentração ou pressão parcial no equilíbrio de pelo menos uma espécie:• Tabelar os valores iniciais e de equilíbrio;• Calcular a variação das espécies conhecidas;• Determinar a variação das outras substâncias

utilizando a estequiometria;• Calcular as concentrações de equilíbrio;• Determinar Keq .

Cálculo das Constantes de Equilíbrio

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Demonstração

O trióxido de enxofre decompõe-se a alta temperatura em um recipiente selado: 2 SO3(g) 2 SO2(g) + O2(g). Inicialmente o recipiente é abastecido a 1000 K com SO3(g) a uma pressão parcial de 0,500 atm. No equilíbrio, a pressão parcial de SO3(g) é 0,200 atm. Calcule o valor de Keq.

2 SO3(g) 2 SO2(g) + O2(g)

Início 0,500 atm ------- -------Variação -0,300 atm +0,300 atm +0,150 atmEquilíbrio 0,200 atm +0,300 atm +0,150 atm

338,0)(

)()(2

2

3

22 SO

OSOeq P

PPK

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Aplicações das Constantes de Equilíbrio

- Determinação do sentido para atingir o equilíbrio;

- Cálculo das concentrações de reagentes e produtos durante o equilíbrio.

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Determinação do sentido para atingir o equilíbrio

• Quociente da reação (Q) : Resultado obtido pela substituição das pressões parciais ou concentrações dos produtos e reagentes na expressão da Keq.

Q > Keq →Equilíbrio com mais reagentes (dir.→esq.)

Q < Keq →Equilíbrio com mais produtos (esq.→dir.)

Q = Keq →Sistema em equilíbrio.

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Princípio de Le Châtelier

Um sistema em equilíbrio é perturbado pela variação de temperatura, pressão ou concentração de um dos componentes; o sistema desloca sua posição de equilíbrio de tal forma a neutralizar o efeito do distúrbio.Denominado por princípio de deslocamento de equilíbrio.

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Influência da Variação de Pressão (P)

• ↑ P (↓Volume) : Equilíbrio deslocado para o sentido da reação que possui menor quantidade gasosa.

• ↓ P (↑Volume) : Equilíbrio deslocado para o sentido da reação que possui maior quantidade gasosa.

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

4 mols 2 mols

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Influência da Variação de Temperatura (T)

• ↑ T : Equilíbrio deslocado no sentido da reação endotérmica.

• ↓ T : Equilíbrio deslocado no sentido da reação exotérmica.

Exemplo: PCl5 (g) PCl3(g) + Cl2(g) ΔHº = 87,9 kJ Reação direta = endotérmica. Reação inversa = exotérmica.

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Influência da Concentração [C]

• ↑ [C] : Equilíbrio deslocado no sentido de consumir essa substância.

• ↓ [C] : Equilíbrio deslocado no sentido de produzir essa substância. Exemplo: N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

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Influência dos Catalisadores

Aumenta a velocidade para o equilíbrio ser atingido, mas NÃO modifica a composição da mistura em equilíbrio.

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Referência Bibliográfica

-Química: A Ciência Central, 9ª ed. Brown, LeMay, Bursten