Equilibrio quimico

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Equilibrio Quimico
O conceito de equilíbrio:
A maioria das reacções é reversível em maior ou menor extensão.
No início de um processo reversível, a reacção dá-se no sentido da formação dos produtos. Logo que se formam algumas moléculas de produto, começa a ter lugar o processo inverso, isto é, começam a formar-se moléculas de reagentes a partir de moléculas de produto.
Diz-se que o sistemaestáem equilíbrio quando a tendência da reacção se dar no sentido directo éigual àtendência da reacção se dáem sentido inverso.
Num equilíbrio químico os reagentes e os produtos são substâncias diferentes.
O equilíbrio entre duas fases da mesma substância échamado equilíbrio físico porque as variações que ocorrem são processos físicos.
A vaporização de água num recipiente fechado a uma dadatemperatura éum exemplo de um equilíbrio físico. Neste caso, o número de moléculas de água que deixa a fase líquida éigual ao número de moléculas que volta para a fase líquida:
H2O (l) H2O (s)

Consideremos o equilíbrio químico seguinte:
N2O4(g) 2NO2

A extensão desta reacção pode ser facilmente controlada pois N2O4éum gás incolor, enquanto NO2 écastanho escuro.
Variações das concentrações detetróxido de diazoto e dióxido de azoto ao longo do tempo em três situações distintas.

A Tabela mostra alguns resultados experimentais relativos a estareacção a 25ºC

Uma análise dos resultados no equilíbrio mostra que apesar de a razão [NO2] / [N2O4] dar origem a valores bastante dispersos, a razão [NO2]2/ [N2O4] dáum valor quase constante, sendo a média igual a 4,63 x 10-3.
Como este valorconstante corresponde a uma situação de equilíbrio, diz-se que a constante de equilíbrio da reacção a 25ºC édada por:

Considere-se a seguinte reacção hipotética:
aA+ bBcC+ dD
Onde a, b, c e d são os coeficientes estequiométricos das espécies A, B, C e D. A constante de equilíbrio da reacção a uma dada temperatura é

A equação éa forma matemática da lei da acção das massas proposta porGoldberge Waage.
Esta lei relaciona as concentrações dos reagentes e dos produtos no equilíbrio em termos de uma quantidade chamada constante de equilíbrio.

A ordem de grandeza da constante de equilíbrio
O valor da constante de equilíbrio depende da natureza da reacção e da temperatura.
A temperatura constante verifica-se que o valor de K varia muito de reacção para reacção.
O conhecimento dovalor de K tem uma grande importância prática pois dá-nos informação acerca das quantidades relativas de reagentes e produtos que se formam no equilíbrio e, consequentemente, sobre o rendimento da reacção.

Para sabermos se os reagentes são favorecidos em detrimento dos produtos ou vice-versa, consideremos três casos diferentes.
1ºcaso –Se K > 1, como no sistema seguinte a 2.300 ºC:

Umamistura de O2e O3contém muito menos O3do O2. Por exemplo se [O2] = 0,500 M no equilíbrio, então

2ºcaso –Se K < 1 verifica-se o oposto da situaçãoanterior. Considere-se o seguinte sistema em equilíbrio a 25ºC:

Uma mistura em equilíbrio a esta temperatura écomposta maioritariamente por moléculas de Cl2e por uma pequena quantidade de átomos de Cl. Suponhamos que no equilíbrio a [Cl2] = 0,76 M.Assim

Como se pode ver, a concentração de Cl émuito baixa comparada com a de Cl2.
3ºcaso –Se K não for muito superior nem muito inferior a1, então as quantidades de reagentes e produtos presentes no equilíbrio são da mesma ordem de grandeza. Considere-se o seguinte sistema em equilíbrio a 830 ºC:

Se, no equilíbrio, [CO] = 0,200 M, [H2O] = 0,400 M, e [H2] = 0,300 M, então

EquilíbrioHomogéneo
Quando numa reacção todas as espécies envolvidas estão na mesma fase dizemos que o equilíbrio éhomogéneo.
Ex.:

Kc indica que as concentrações das espécies reagentes são expressas em moles/litro.

Nas reacções em fase gasosa, as concentrações dos reagentes e dos produtos também podem ser expressas em termos das suas pressões parciais. A partir da equação dos gases perfeitos...
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