Equilíbrio químico

1. Equilíbrio químico
Professora: Melissa Soares Caetano
Disciplina QUI 702
Universidade Federal de Ouro Preto
Instituto de Ciências Exatas e Biológicas
Departamento de Química

2. Quando o sistema é isolado, o processo espontâneo ocorre
sempre com um aumento de entropia
dS > 0
Pressão constante
dH=q
T
dq
dS 
T
dH
dS 
dH
TdS 
0

TdS
dH
Condição
espontânea
Espontaneidade das reações

3. Energia livre de Gibbs:
G = H – TS
dG = dH – TdS – SdT
Quando o estado do sistema se altera isotermicamente
dG = dH-TdS
0

dG
Condição de espontaneidade.

4. Se ΔG < 0: o processo é espontâneo;
Se ΔG > 0: o processo não é espontâneo;
Se ΔG = 0: o sistema está em equilíbrio.
Energia livre de Gibbs é uma função de estado!

5. Equilíbrio Químico
Equilíbrio dinâmico
As reações químicas ainda estão ocorrendo, porém, as
reações direta e inversa ocorrem na mesma velocidade,
de modo que não há mudança global no sistema.

6. Característica do equilíbrio químico
concentração
tempo
te
[ ]
tempo
reagentes = produtos
[ ]
tempo
reagentes
produtos

7. Equilíbrio Químico e Energia livre de Gibbs
Q
RT
G
Greação ln
0




s
osreagente
atividaded
osprodutos
atividaded
Q  Atividade dos produtos
Atividade dos reagentes
H2O (g) ⇌ H2 (g) + ½ O2 (g)
  
 
O
H
O
H
P
P
P
Q
2
2
2
2
/
1

CaCO3 (s) ⇌ CaO (s) + CO2 (g)
2
CO
P
Q 
b
B
a
A
f
F
e
E
a
a
a
a
Q 

8. K
RT
G ln
0



No equilíbrio Q = k
ΔG reação = 0
Q
RT
G
Greação ln
0




Equilíbrio Químico e Energia livre de Gibbs

9. Deslocamento de equilíbrio
“Quando um sistema em equilíbrio
sofre algum tipo de perturbação
externa, ele se deslocará no sentido
de minimizar essa perturbação, a fim
de atingir novamente uma situação
de equilíbrio”
Henri Louis Le Chatelier

10. Concentração
Formação de
produtos
Adição de
reagentes
Formação de
reagentes
Adição de
produtos

11. Pressão
N2 ( g ) + 3 H2 ( g ) 2 NH3 ( g )
4 mols 2 mols
Menor número de
moléculas
Maior número de
moléculas

12. Temperatura
N2O4(g) 2 NO2(g)
exotérmica
endotérmica

13. Dependência da constante de equilíbrio com a temperatura
Gr1º = - RT1 ln K1 Gr2º = - RT2 ln K2
ln K1 =
- Gr1º
RT1
ln K2 =
- Gr2º
RT2
ln K2 – ln K1 =
-1
R
Gr2º - Gr1º
T2
T1

14. Grº =ΔHrº - TΔSrº
ln K2 – ln K1 =
-1
R
ΔH2rº - T2ΔS2rº - ΔH1rº - T1ΔS1rº
T2 T1
Assumir que ΔSrº é independente da temperatura
Equação de
van’t Hoff
ln K2 =
K1 R
- ΔHrº
T2
1 -
T1
1

15. Catalisadores
• Não afetam a constante de equilíbrio.
• Elevam a velocidade com que a condição de equilíbrio é
atingida.
Produtos
Substrato
Enzima

16. Exemplo 3: A energia de Gibbs padrão de reação de isomerização do
borneol a isoborneol, em fase gasosa, a 503K é 9,4 KJ/mol. Calcule a
energia de Gibbs da reação do sistema constituído por 0,15mol de
borneol e 0,3 mol de isoborneol, quando a pressão total é 600torr.