1. Qumica GeralAplicada aEngenharia1. Sem./2011Engenharias Prof. Nelson Virgilio Aula 14

2. IntroduoVaclav Smil, famoso Prof. Americano (Univ. Manitoba), autor do livro Enriching the Earth: inicia seu extraordinrio livro com a seguinte frase..."Qual seria a mais importante inveno tcnica do sculo XX? Prof. Nelson Virgilio Aula 14 3. Produo da AmniaProcesso Haber-Bosch Fritz Haber: Carl Bosch: (Qumico) prmio (Engenheiro) Nobel de qumica emprmio Nobel da 1918. Sntese da qumica em 1931: amnia (NH3) a escala industrial na partir de (H2) e (N2). sntese de amnia. Prof. Nelson VirgilioN2(g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) Aula 14 4. Produo da Amnia Introduo Qual a importncia deste evento, do ponto de vista cientfico, tcnico, socialpara a humanidade ? Prof. Nelson Virgilio Aula 14 5. Produo da Amnia Introduo Prof. Nelson VirgilioAula 14 6. Produo da Amnia Introduo Prof. Nelson VirgilioAula 14 7. Importncia da Amnia FertilizantesDetergentesExplosivos Borrachas Barrilha NH3Corantesc. ntricoVernizes nilonPlsticos Prof. Nelson Virgilio Aula 14 8. Equilbrio Qumico O que significa a palavrareversvel? Voc saberia daralgumas exemplos de fenmenosreversveis? As transformaes qumicas e fsicasso reversveis? O que significa equilbriodinmico? Voc conhece algum fenmeno queacontece em equilbrio dinmico? De que forma podemos influenciareste equilbrio ? Prof. Nelson VirgilioAula 14 9. Equilbrio Qumico Prof. Nelson VirgilioAula 14 10. Equilbrio Qumico Prof. Nelson VirgilioAula 14 11. Equilbrio Qumico Prof. Nelson VirgilioAula 14 12. Prof. Nelson Virgilio Aula 14 13. Equilbrio Qumico IrreversveisReversveis Prof. Nelson Virgilio Aula 14 14. Equilbrio Qumico Prof. Nelson VirgilioAula 14 15. Equilbrio Qumico Reao reversvel aquela que se processasimultaneamente nos dois sentidosreao direta Reagentes Produtosreao inversa Prof. Nelson VirgilioAula 14 16. Equilbrio no dia a dia No vinagre, que uma soluo aquosa de cidoactico (CH3COOH), existe o equilbrio deionizao do cido actico: (CH3COOH)(aq)H+(aq) + CH3COO-(aq) Molcula no-... com os ons ionizadas esto emprovenientes daequilbrio ... ionizao do cido. Prof. Nelson VirgilioAula 14 17. Equilbrio no dia a dia No leite de magnsia, que uma suspenso aquosa dehidrxido de magnsio, Mg(OH)2, h um equilbrio dedissociao inica da base:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq) Cristais slidos (no ... com ons dissolvidos nadissociados) estogua, provenientes da em equilbrio ... dissociao inica da base. Prof. Nelson VirgilioAula 14 18. Equilbrio Qumico Basicamente um sistema qumico em equilbrio dinmico caracterizado por: ReagenteConc. e produto constantes FechadoVd=ViEquil brio Prof. Nelson Virgilio Aula 14 19. Equilbrio Qumico Prof. Nelson VirgilioAula 14 20. Equilbrio Qumicodireta aA+bB cC+dDinversaAplicando a lei da ao das massas : Prof. Nelson VirgilioAula 14 21. Equilbrio QumicoReao direta: Vdireta = kd.[A] a.[B]bReao inversa:Vinversa =ki.[C] c.[D]d Prof. Nelson Virgilio Aula 14 22. Equilbrio QumicoNo equilbrio:Vdireta = VinversaEnto:kd.[A] a.[B]b =ki.[C] c.[D]d Prof. Nelson VirgilioAula 14 23. Equilbrio QumicoDividindo Kd por Ki:kd[C] c.[D]d= a.[B]b ki [A] Prof. Nelson VirgilioAula 14 24. Equilbrio QumicoKc constante de equilbrio em funo das concentraes[C] c.[D]d kc =[A] a.[B]b Prof. Nelson VirgilioAula 14 25. Prof. Nelson Virgilio Aula 14 26. Equilbrio QumicodiretaH2 (g) + I2 (g)2 HI (g)inversa Equilbrio dinmico:Vd = Vi Prof. Nelson VirgilioAula 14 27. Equilbrio QumicoCatoLEI DA AO DAS GulbergMASSASPeter WaagediretaH2 (g) + I2 (g)2 HI (g)Vdireta = kd.[H2]1.[I2] 1 Prof. Nelson VirgilioAula 14 28. Equilbrio QumicoCato LEI DA AO DAS Gulberg MASSASPeterWaageH2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) inversaVinversa = ki.[HI]2 Prof. Nelson Virgilio Aula 14 29. Equilbrio Qumico kd[HI] 2= kc =ki [H2].[I2] Prof. Nelson VirgilioAula 14 30. Cintica Qumicavelocidade I2 + H2 Velocidade direta Equilbrio alcanado Vd = Vi 0 Velocidade inversa2 HI(0 mol)t0teqttempo Prof. Nelson Virgilio Aula 14 31. Equilbrio Qumico Prof. Nelson VirgilioAula 14 32. Equilbrio Qumico Kc s depende datemperatura Prof. Nelson VirgilioAula 14 33. Equilbrio Qumico 2o.membro kc =1o. membro Prof. Nelson VirgilioAula 14 34. Equilbrio QumicoPara uma reao em fase gasosa:aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) c d (pC) .(pD)kp = a b (pA) .(pB) Prof. Nelson VirgilioAula 14 35. Prof. Nelson Virgilio Aula 14 36. Equilbrio QumicoPara uma reao em fase gasosa: N2(g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) 2(pNH3)kp =(pN2).(pH2) 3 Prof. Nelson VirgilioAula 14 37. Equilbrio QumicoPara uma reao em fase gasosa: N2(g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)p2NH 3kp = 3HpN2.p 2 Prof. Nelson VirgilioAula 14 38. Constante de Equilbrio Prof. Nelson Virgilio Aula 14 39. Cintica Qumica 1) Numa reao reversvel: A2 + B2 2 AB, no equilbrio temos: [A2] = 0,23; [B2] = 0,23 e [AB] = 1,54. Com esses dados, como calcular a constante de equilbrio Kc ? [AB]2 (1,54)2 kc === 44,83[A2].[B2] (0,23).(0,23)Observao: kc adimensional !!! Prof. Nelson Virgilio Aula 14 40. Cintica Qumica 2) Um mol de um composto AB, reage com um mol de um composto CD, conforme a reao: AB(g) + CD(g) AD(g) + CB(g) Quando se estabelece o equilbrio verifica-se que de mols de cada um dos reagente AB e CD, foram transformados em AD e CB. No h variao de volume. Qual a constante de equilbrio Kc para este sistema ? [AD].[CB]kc = = ? [AB].[CD] Prof. Nelson Virgilio Aula 14 41. Equilbrio QumicoAB(g) + CD(g) AD(g) + CD(g)incio1 mol 1 mol 0 0estequio metria x x x xInstantequalquer(1 - x) (1 - x) x x equilbrio mol mol mol mol Prof. Nelson Virgilio Aula 14 42. Cintica Qumica 2) Resposta: [AD].[CB]kc = = ?Kc no [AB].[CD] tem dimenso [3/4].[3/4]kc = = 9 [1/4].[1/4] Prof. Nelson VirgilioAula 14 43. Constante de Equilbrio Prof. Nelson Virgilio Aula 14 44. Constante de Equilbrio 3) Num frasco de 1 L, mantido a 100oC, so introduzidos 10 mol de N2O4. Estabelecido o equilbrio, nota-se a existncia de 4 mol de NO2 e parte do N2O4:N2O4 (g) 2 NO2 (g) A partir dessa condio calcule a constante de equilbrio para esta reao: IncioEquilbrio10 mol e N2O4 e 4 N2O4 mols de NO2 1 L a 100 C Prof. Nelson Virgilio Aula 14 45. Constante de Equilbrio 3) Resposta: Com base nos dados vamos construir a tabela N2O4 2 NO2Incio10 mols0Consumo Gasta 2 molsForma 4 molsEquilbrioz mols 4 mols Como a quantidade de NO2 no incio era igual a zero e no equilbrio h 4 mol, podemos concluir que ocorreu um consumo de 2 mol de N2O4, pois a proporo estequiomtrica de: Prof. Nelson VirgilioAula 14 46. Constante de Equilbrio 3) Resposta: Assim temos:N2O42 NO2 Incio10 mols 0 Consumo Gasta x mols Forma y mols Equilbrio8 mols4 mols Logo as concentraes em mols/litros, so: Prof. Nelson VirgilioAula 14 47. Constante de Equilbrio 3) Resposta: Graficamente, temos: Prof. Nelson Virgilio Aula 14 48. Constante de Equilbrio 3) Resposta: Na situao de equilbrio, a velocidade da reao direta igual da reao inversa:Vd = Kd [N2O4]Vi = Ki[NO2]2 Vd = Vi Kd [N2O4] = Ki[NO2]2 K d NO2 1 2 2 K i N 2O4 K d (4mol.L ) Ki1(8mol.L ) 2 mol.L1 Prof. Nelson Virgilio Aula 14 49. Constante de Equilbrio 3) Resposta: A razo kd/ki origina uma nova constante, denominada constante de equilbrio, que representada por Kc ou por Keq (constante de equilbrio em termos de concentrao): Kd[ NO2 ]2Kc Kc 2 mols. L 1 Ki[ N 2O4 ] K c K eq 2 Prof. Nelson VirgilioAula 14 50. Prof. Nelson Virgilio Aula 14 51. Constante de Equilbrio Relao entre Kc e Kp:Kp = Kc .(RT) n R = constante universal dos gases perfeitos T = Temperatura absoluta (em Kelvin) n = variao do no. de mols Prof. Nelson VirgilioAula 14 52. Prof. Nelson Virgilio Aula 14 53. Equilbrio QumicoComo calcular o n ? N2(g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)n = 2 (1+3) = 2 4 = -2 n poder ser: < 0, > 0 ou = 0 Prof. Nelson VirgilioAula 14 54. Constante de Equilbrio Prof. Nelson Virgilio Aula 14 55. Cintica Qumica 4) No equilbrio qumico: N2(g) + 3H2 (g) 2NH3 (g), verifca-se que Kc = 2,4 x 10-3 (mol/L)-2 a 727 oC.Calcular o valor de Kp. Kp = Kc.(RT)n Kc = 2,4 x 10-3 (mol/L)-2 R = 0,082 (atm.L)/(mol.K) T = 727 + 273 = 1.000 K n = 2 (1+3) = -2 mols Prof. Nelson Virgilio Aula 14 56. Cintica Qumica 4) Resposta: substituindo ... Kp = Kc.(RT)n Kp = 2,4x10-3.(0,082.1000)-2Kp = 2,4x10-3.(82)-2Kp = 3,57x10-7 atm -2 Prof. Nelson Virgilio Aula 14 57. Prof. Nelson Virgilio Aula 14 58. Constante de Equilbrio Ordem de grandeza das constantes de equilbrio Se K >> 1, ento os produtos predominam no equilbrio eo equilbrio encontra-se direita. Se K