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EQUILÍBRIO QUÍMICO

EQUILÍBRIO QUÍMICO. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mavericks_Surf_Contest_2010.jpg. http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Lexington_Barbecue_Festival_-_Juggler.jpg. Indicador de umidade do ar conhecido como “galinho do tempo”, revestido com um sal de cobalto II, de coloração azul. →.

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EQUILÍBRIO QUÍMICO

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Presentation Transcript

  1. EQUILÍBRIO QUÍMICO http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mavericks_Surf_Contest_2010.jpg http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Lexington_Barbecue_Festival_-_Juggler.jpg

  2. Indicador de umidade do ar conhecido como “galinho do tempo”, revestido com um sal de cobalto II, de coloração azul. → ← http://img.mercadolivre.com.br/jm/img?s=MLB&f=85964291_1894.jpg&v=P Em dias chuvosos, a cor azul se transforma em rosa, devido à hidratação do sal.CoCl2(s) + H2O(l) CoCl2.2H2O(l))azul róseo http://veja.abril.com.br/110608/imagens/guia10.jpg

  3. Por que usamos limão ou vinagre para remover o cheiro de peixe das mãos?CH3―NH2 + H2O CH3―NH3+ + OH-cheiro de peixe inodoro base → ← http://pt.wikipedia.org/wiki/Lim%C3%A3o O limão e o vinagre são ácidos (H+) e neutralizam os íons (OH-), deslocando o equilíbrio para a direita. http://www.diaadia.pr.gov.br/tvpendrive/arquivos/File/imagens/3quimica/3peixe.jpg

  4. Os resíduos alimentares que ficam na boca após as refeições são os principais responsáveis pela formação de caries (desmineralização do esmalte dos dentes). Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq) + 3PO43-(aq) + OH-(aq) desmineralização mineralização Uma das causas da cárie é a presença de bactérias aderidas ao esmalte dental, que fermentam os resíduos alimentares produzindo ácidos. A presença dos ácidos é confirmada pela queda do pH da boca após as refeições. http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1rie

  5. O refrigerante é uma solução supersaturada de gás carbônico (CO2). Quando a garrafa é aberta, o sistema sofre uma perturbação que provoca a expulsão do excesso de gás dissolvido.H2O(l) + CO2(aq) H2CO3(aq) → ← http://pt.wikipedia.org/wiki/Coca-Cola

  6. O submarino russo Kursk afundou, em 12 de agosto de 1000, no mar de Barents, vitimando 118 tripulantes. As mortes desses tripulantes ocorreram devido ao efeito da pressão, que no submarino era de 12 atmosferas. O aumento da pressão comprimiu os pulmões dos indivíduos, causando as mortes. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:USS_Queenfish;0839303.jpg

  7. Dá para imaginar que em um aquário existam tantos sistemas químicos que possam ser descritos por equações matemáticas? Há o equilíbrio de ionização da água; de solubilidade do gás oxigênio e gás carbônico; de acidez do ácido carbônico, etc. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fluvi%C3%A1rio_de_Mora_-_Aqu%C3%A1rio_3.JPG

  8. No vinagre existe um equilíbrio homogêneo envolvendo o ácido acético:CH3COOH(aq) H+(aq)+ CH3COO-(aq) → → ← ← Rosana N. R. Campos No leite de magnésia existe um equilíbrio heterogêneo envolvendo o hidróxido de magnésio:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+ 2OH-(aq) Rosana N. R. Campos

  9. Uma piscina bem tratada deve ter, entre outras coisas, um pH estável na faixa de 7,2 a 7,8 (o ideal é 7,5). http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mosul-swimming.jpg • http://www.dxs.com.br/wordpress/images/peraltas_piscina.jpg A absorção estomacal da aspirina envolve um deslocamento de equilíbrio.

  10. A adição de ácido clorídrico a uma solução amarela de íons cromato (esquerda) faz com que ela fique alaranjada (direita). Caso adicionássemos hidróxido de sódio, ela voltaria a ficar amarela. É o Princípio de Le Chatelier em ação!

  11. Reações completas ou irreversíveis São reações nas quais os reagentes são totalmente convertidos em produtos, não havendo “sobra” de reagente, ao final da reação ! Exemplo: HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l) Essas reações tem rendimento 100 % !

  12. Reações incompletas ou reversíveis São reações nas quais os reagentes não são totalmente convertidos em produtos, havendo “sobra” de reagente, ao final da reação ! Exemplo: H2(g) + I2(g) 2HI(g) DIRETA INVERSA Essas reações tem rendimento < 100 % !

  13. Considerando a reação química: H2(g) + I2(g) 2HI(g) A velocidade direta será: v1 = k1 [H2] [I2] A velocidade inversa será: v2 = k2 [HI]2 → ←

  14. A medida que a reação avança a velocidade direta vai diminuindo e a inversa aumentando, até o momento em que as duas tornam-se iguais e a velocidade global nula ! vdireta = vinversa v1 = k1 [H2] [I2] e v2 = k2 [HI]2 Esse momento é chamado de Equilíbrio Químico.

  15. 1 H2(g) + I2(g)2 HI(g) 2 C O N C E N T R A Ç Ã O V1= reação direta H2 + I2 2 HI → → ← ← H2 + I2 2 HI V1= V2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V2= reação inversa 2 HI  H2 + I2 te Caminho da reação

  16. EQUILÍBRIO QUÍMICO Velocidade reação direta Equilíbrio reação inversa Tempo

  17. CARACTERÍSTICAS DO EQUILÍBRIO QUÍMICO O equilíbrio químico é atingido quando as velocidades das reações direta e inversa se igualam.  Em conseqüência das velocidades direta e inversa serem iguais, as concentrações de todas as substâncias presentes no equilíbrio permanecem constantes.

  18.  O equilíbrio é dinâmico, as reações direta e inversa continuam ocorrendo.  O equilíbrio ocorre em um sistema fechado.  Toda reação reversível caminha espontaneamente para o equilíbrio, pois nele a energia armazenada é a menor possível (maior estabilidade).

  19.  Uma vez estabelecido o equilíbrio, suas características macroscópicas não variam mais. (macroscopicamente tudo para, microscopicamente tudo continua).  O sistema permanece em equilíbrio até que um fator externo venha modificá-lo.  Esse fator externo pode ser: concentração, temperatura ou pressão.

  20. FASES E EQUILÍBRIO Equilíbrios podem ser: • HOMOGÊNEOS: todos os participantes formam uma única fase. Ex: H2(g) + Br2(g) 2HBr(g) • HETEROGÊNEOS: todos os participantes formam mais que uma fase. Ex: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) → → ← ←

  21. (Kc) CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM TERMOS DE CONCENTRAÇÃO H2(g) + I2(g) 2HI(g) *Sólido puro não participa do (Kc). CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) → → ← ←

  22. (Kp) CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM TERMOS DE PRESSÃO H2(g) + I2(g) 2HI(g) *Kp é só para gases. CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) → → ← ←

  23. RELAÇÃO ENTRE Kp e Kc 1N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Kp=Kc.(R.T)2-(1+3) Kp=Kc.(R.T)2-4 → ←

  24. A mudança na temperatura é o único fator que altera o valor da constante de equilíbrio (Kc ou Kp). - para reações exotérmicas: T Kc - para reações endotérmicas: T Kc

  25. 5- EXEMPLO - Cálculo da constante Kc O PCl5 se decompõe, segundo a equação: PCl5 PCl3 + Cl2 Ao iniciar havia 3,0 mol/L de PCl5 e ao ser alcançado o equilíbrio restou 0,5 mol/L do reagente não transformado. Calcular Kc. → ← Fonte: Adaptação USBERCO, J.; SALVADOR, E. Química: volume único. 2ed. São Paulo: Saraiva, p. 368, 1998.

  26. RESOLUÇÃO A constante de equilíbrio será: Kc = [PCl3].[Cl2] / [PCl5] = [2,5].[2,5] / [0,5] Kc = 12,5 mol/L

  27. 3- EXERCÍCIO • Escreva a expressão de Kc e Kp para os • seguintes equilíbrios: • CO(g) + Cl2(g) COCl2(g) • b) NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g) • c) 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) • d) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) → → → → ← ← ← ← Fonte: CANTO, E. l.; PERUZZO, T. M. Química: volume único. 2 ed. São Paulo: Moderna, p. 228, 2003.

  28. RESOLUÇÃO

  29. 4- EXERCÍCIO Na precipitação de chuva ácida, um dos ácidos responsáveis pela acidez é o ácido sulfúrico. Um equilíbrio envolvido na formação desse ácido na água da chuva é: 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) Calcule o valor de Kc nas condições em que, reagindo-se 6mol/L de SO2 com 5mol/L de O2, obtêm-se 4mol/L de SO3 quando o sistema atinge o equilíbrio. → ← Fonte: USBERCO, J.; SALVADOR, E. Química: volume único. 2ed. São Paulo: Saraiva, p. 365, 1998.

  30. RESOLUÇÃO Kc= 1,33

  31. Deslocamento do equilíbrio químico (Princípio de Le Chatelier) “Toda vez que o equilíbrio sofrer a ação de uma força, ele se deslocará, para a esquerda ou para a direita, no sentido de anular ou minimizar a ação desta força.”

  32. Qual a finalidade de provocar deslocamento num equilíbrio? As reações químicas ocorrem sempre de modo a se estabelecer um equilíbrio, ou seja, elas nunca se completam. Então, para se completarem num determinado sentido, é preciso romper esse equilíbrio.

  33. Para tanto, utiliza-se excesso de um dos reagentes que vai provocar deslocamento tão intenso que será capaz de quase anular o processo contrário, rompendo assim o equilíbrio. Ex:álcool etílico + ácido acético acetato de etila + água → ←

  34. Fatores (agentes externos) que alteram a velocidade de reação num equilíbrio. 1. Concentração dos participantes. 2. Temperatura. 3. Pressão. *Obs.: O catalisador não desloca o equilíbrio, pois acelera igualmente as reações direta e inversa.

  35. 1 – Concentração dos participantes (reagentes ou produtos). * A adição ou aumento na concentração de uma substância X (reagente ou produto) irá deslocar o equilíbrio no sentido em que a substância é consumida(lado oposto). * A remoção ou diminuição na concentração de uma substância X (reagente ou produto) irá deslocar o equilíbrio no sentido em que a substância é produzida(mesmo lado).

  36. 1- EXEMPLO Na reação de síntese da amônia N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) I - adicionando N2 ou H2 o equilíbrio desloca-se no sentido de formar NH3.( ) II - removendo-se NH3 o equilíbrio desloca-se no sentido de regenerá-la. ( ) → ← Fonte: BENABOU, J.; RAMANOSKI, M. Química: volume único. São Paulo: Atual, p. 266, 2003.

  37. N2(g)+3H2(g)2 NH3(g) equilíbrio hidrogênio (reagente) concentração . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . nitrogênio (reagente) amônia (produto) tempo

  38. 2- EXEMPLO H2(g) + I2(g) 2HI(g) O aumento da [H2 ]desloca o equilíbrio para a direita, havendo consumo de I2 e produção de HI. O equilíbrio é restabelecido novamente no tempo T2, onde as concentrações de todas as substâncias presentes no equilíbrio não variam mais. Note que H2 foi acrescentado no tempo T1, pois há um aumento brusco de sua concentração. → ← Fonte: SARDELA, A.; MATEUS, E. Curso de Química: volume 2. 10ed. São Paulo: Ática, p. 190, 1992.

  39. H2 +I22 HI C O N C E N T R A Ç Ã O H2 I2 HI T1 T2

  40. Perturbação do equilíbrio A + B adição C + D A + B C + D remoção A + B C + D adição A + B remoção C + D

  41. 2 - Influência das variações na temperatura http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Pakkanen.jpg

  42. Um aumento na temperatura provoca o deslocamento do equilíbrio no sentido da reação que absorve calor ΔH>0. (reação endotérmica). Uma diminuição na temperatura provoca o deslocamento do equilíbrio no sentido da reação que libera calor ΔH<0. (reação exotérmica).

  43. 3- EXEMPLO A síntese da amônia é exotérmica N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) ΔΗ= -17 Kcal/mol I- um aumento na temperatura favorece o sentido da reação endotérmica.( ) II- um resfriamento (diminuição na temperatura favorece a síntese da amônia, ou seja, o sentido direto, reação exotérmica.( ) → ← Portanto, na produção de amônia o reator deve estar permanentemente resfriado ! Fonte: BENABOU, J.; RAMANOSKI, M. Química: volume único. São Paulo: Atual, p. 268, 2003.

  44. 3-Influência das variações na pressão total V= 2L V= 1L p= 1atm p= 2atm

  45. As variações de pressão somente afetarão os equilíbrios que apresentam componentes gasosos, nos quais a diferença de mols gasosos entre reagentes e produtos seja diferente de zero. Um aumento na pressão total (redução de volume) provoca um deslocamento do equilíbrio no sentido do menor número de mols gasosos. Uma diminuição na pressão total (aumento de volume) provoca um deslocamento do equilíbrio no sentido do maior número de mols gasosos.

  46. 4- EXEMPLO Na síntese da amônia ocorre diminuição no número de mols gasosos. 1N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) I- um aumentona pressão desloca o equilíbrio no sentido de menor volume, menor no de mol. ( ) II - uma redução de pressão desloca o equilíbrio no sentido de maior volume, maior no de mol. ( ) → ← Se a diferença de mol gasoso for nula a variação de pressão não desloca o equilíbrio. Fonte: NOBREGA, O. S.; SILVA, E. R.; SILVA, R. H. Química: volume único. 1ed. São Paulo: Ática, p. 473, 2005.

  47. 1- EXERCÍCIO • Para a reação em equilíbrio: • PCl3(g) + Cl2(g) PCl5(g) • Diga qual é o efeito de cada um dos seguintes fatores sobre o equilíbrio inicial: • adição de PCl3; • b) remoção de Cl2; • c) adição de catalisador; • d) diminuição do volume do recipiente. → ← Fonte: USBERCO, J.; SALVADOR, E. Química: volume único. 2ed. São Paulo: Saraiva, p. 375, 1998.

  48. RESOLUÇÃO Para a reação em equilíbrio: PCl3(g) + Cl2(g) PCl5(g) a) adição de PCl3 desloca o equilíbrio para adireita. b) remoção de Cl2 desloca o equilíbrio para aesquerda. c) adição de catalisadornão desloca o equilíbrio. d) diminuição do volume do recipiente desloca o equilíbrio para adireita. → ←

  49. 2- EXERCÍCIO • O poluente dióxido de enxofre converte-se em trióxido de enxofre por reação com o oxigênio: • 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)ΔH= -198KJ • Sobre esse equilíbrio, realizado em recipiente fechado, qual é o efeito de se: • adicionar SO2? • b) remover O2? • c) aumentar a temperatura? • d) aumentar a pressão? → ← Fonte: SARDELA, A.; MATEUS, E. Curso de Química: volume 2. 10ed. São Paulo: Ática, p. 192, 1992.

  50. RESOLUÇÃO • 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)ΔH= -198KJ • adicionando SO2 o equilíbrio é deslocado para a direita. • b) removendo O2 o equilíbrio é deslocado para a esquerda. • c) Aumentando a temperatura favorece a reação endotérmica e o equilíbrio é deslocado para a esquerda. • d) aumentando a pressão o equilíbrio é deslocado para o lado de menor volume, ou seja, para a direita. → ←

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