Equilibrio Quimico Parte 1

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Equilibrio Quimico Parte 1

  1. 1. 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) + H 2 O (l) Essas reações tem rendimento 100 % ! EQUILÍBRIO QUÍMICO
  2. 2. Reações incompletas ou reversíveis São reações nas quais os reagentes não são totalmente convertidos em produtos, havendo “sobra” de reagente , ao final da reação ! Essas reações tem rendimento < 100 % ! EQUILÍBRIO QUÍMICO Exemplo: - reações de esterificação CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
  3. 3. A reversibilidade de uma reação pode ser relacionada com o seu rendimento ! EQUILÍBRIO QUÍMICO Para a reação gasosa (com baixo rendimento) : CO + H 2 O CO 2 + H 2
  4. 4. EQUILÍBRIO QUÍMICO A mesma reação, com alto rendimento CO + H 2 O CO 2 + H 2
  5. 5. EQUILÍBRIO QUÍMICO Sob o ponto de vista da cinética química, as reações reversíveis podem ocorrer em dois sentidos (direto e inverso) representados por R P com uma velocidade direta (v direta ou v 1 ) e uma velocidade inversa (v inversa ou v 2 ).
  6. 6. EQUILÍBRIO QUÍMICO Considerando-se uma reação química genérica: aA + bB xX + yY A velocidade direta será: v 1 = k 1 [A] a [B] b a qual diminui com o passar do tempo. A velocidade inversa será: v 2 = k 2 [X] x [Y] y que no início é nula e vai aumentanto !
  7. 7. 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 ! v direta = v inversa v 1 = k 1 [A] a [B] b e v 2 = k 2 [X] x [Y] y Esse momento é chamado de Equilíbrio Químico . EQUILÍBRIO QUÍMICO
  8. 8. EQUILÍBRIO QUÍMICO As variações de velocidade direta e inversa, até alcançar o equilíbrio, podem ser representadas pelo diagrama abaixo. equilíbrio químico
  9. 9. EQUILÍBRIO QUÍMICO Se as duas velocidades (direta e inversa) são iguais ao atingir o equilíbrio, então: v 1 = v 2 k 1 [A] a [B] b = k 2 [X] x [Y] y isolando os termos semelhantes resulta: C A a , C B b ,... = concentrações molares de A, B,... K c = constante de equilíbrio (concentrações) C A a = [A] a , ...
  10. 10. EQUILÍBRIO QUÍMICO Algumas reações e as constantes K c (em função de concentrações) Generalizando K c = [Produtos] p / [Reagentes] r Reação Constantes N 2 + 3H 2 2NH 3 K c = [NH 3 ] 2 / [N 2 ].[H 2 ] 3 PCl 5 PCl 3 + Cl 2 K c = [PCl 3 ].[Cl 2 ] / [PCl 5 ] SO 3 + 1/2 O 2 SO 3 K c = [SO 3 ] / [SO 2 ].[O 2 ] 1/2 2H 2 + S 2 2H 2 S K c = [H 2 S] 2 / [H 2 ] 2 .[S 2 ]
  11. 11. EQUILÍBRIO QUÍMICO Equilíbrio químico em reações gasosas Considere a formação da amônia, que ocorre em fase gasosa, num balão de volume V , em certa temperatura T sendo que cada gás exerce uma pressão parcial P x A pressão de cada gás pode ser calculada a partir da expressão: P = n x R T / V onde: n x / V = [X] logo: P = [X] R T [X] = molaridade ; R = constante dos gases e T = temperatura absoluta (K) N 2(g) + 3H 2(g) 2 NH 3(g)
  12. 12. EQUILÍBRIO QUÍMICO Se a reação ocorrer em fase gasosa a constante de equilíbrio pode ser expressa em função das pressões parciais exercidas pelos componentes gasosos: lembre que: P = pressão ; V = volume ; n = número de mols ; T = temperatura (K) R = constante universal dos gases = 0,082 atm.L/mol.K
  13. 13. EQUILÍBRIO QUÍMICO Cálculo da constante K c - exemplo A constante de equilíbrio será: K c = [PCl 3 ].[Cl 2 ] / [PCl 5 ] = [2,5].[2,5] / [0,5] K c = 12,5 mol/L O PCl 5 se decompõe, segundo a equação: PCl 5 PCl 3 + Cl 2 Ao iniciar havia 3,0 mols/L de PCl 5 e ao ser alcançado o equilíbrio restou 0,5 mol/L do reagente não transformado. Calcular K c .
  14. 14. EQUILÍBRIO QUÍMICO Equilíbrios em reações heterogêneas Há certas reações, nas quais se estabelece equilíbrio, em que reagentes e/ou produtos encontram-se em estados físicos distintos, como por exemplo: I - CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g) II - NH 4 Cl (s) NH 3(g) + HCl (g) Nesses casos, como a concentração dos componentes sólidos não variam, as constantes não incluem tais componentes. I - K c = [CO 2 ] e K p = P CO2 II - K c = [NH 3 ].[HCl] e K p = P HCl . P NH3

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