Equilíbrio químico pós gra

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Variação de energia livre de Gibbs

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Equilíbrio químico pós gra

  1. 1. Professor Candidato: Carlos Augusto Cabral Kramer Edital nº 021/2015 – DOU nº 185 – Professor substituto de Instituto de Química da UFRN
  2. 2. Nesta aula devemos aprender •O conceito de equilíbrio químico e os princípios que o regem ; •Como expressar o equilíbrio químico de forma quantitativa; •Interpretação dos valores da constante de equilíbrio; •Cálculo da constante de equilíbrio gasoso Kp
  3. 3. Como explicar a radioatividade do gelo seco? CO2(s) CO2(g) CO2(s) CO2(g) C14O2(g) Mesma Pressão e temperatura Após certo tempo no frasco, um químico fez o teste de radioatividade no gelo seco. E o resultado indicava presença de C14 Equilíbrio Químico
  4. 4. O que é equilíbrio? Equilíbrio físico
  5. 5. Natureza do equilíbrio químico Reversibilidade dos processos químicos Reagentes Produtos Reação direta Reação inversa Princípio da reversibilidade microscópica Dupla seta ou setas de equilíbrio
  6. 6. Natureza do equilíbrio químico Reação direta Reação inversa CO2(g) CO2(aq) CO2(aq) CO2(g) CO2(g) CO2(aq) Acontecem ao mesmo tempo
  7. 7. O estado de equilíbrio Vamos imaginar a seguinte situação A + B C + D Início Fim Depois de certo tempo, a concentração de “C” não varia mais. Concentração não varia Estado de equilíbrio químico A + B C + D
  8. 8. O estado de equilíbrio Eu acompanhei a concentração de A, D e C, a partir do tempo 3 a reação parou! A + B C + D
  9. 9. Será que a reação realmente “parou”?
  10. 10. O estado de equilíbrio O termo “parar” é puramente informal = Ideia de que tudo na reação está estático Ela está parada? Mas não sai do lugar!!! Velocidade da menina = Velocidade da esteira
  11. 11. O estado de equilíbrio A + B C + D Velocidade direta Velocidade reversa No equilíbrio químico: Velocidade direta = Velocidade reversa Estado de equilíbrio: Estado próprio e definido para cada reação que na ausência de agentes externos é atingido espontaneamente após certo intervalo de tempo.
  12. 12. Relembrando a lei da velocidade A Lei da Velocidade ou Lei de Guldberg-Waage (1867) Cato Maximilian Guldberg (1836-1902) Peter Waage (1833-1900) “A velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações molares dos reagentes, para cada temperatura, elevada a expoentes experimentalmente determinados.” aA + bB cC + dD V = k[A]a.[B]b Válida para reações que se processam em apenas uma etapa
  13. 13. O estado de equilíbrio No equilíbrio químico dois processos ocorrem aA + bB cC + dD cC + dD aA + bB aA + bB cC + dD VD = kD[A]a.[B]b VI = KI[C]c.[D]d No eq. Químico: VI = VD Keq = Equação do equilíbrioConstante de equilíbrio
  14. 14. E qual utilidade da equação do equilíbrio?
  15. 15. Interpretando valores da constante de equilíbrio Por que o ácido do vinagre não dissolve a salada? O valor da constante de equilíbrio da ionização do ácido é muito baixo
  16. 16. Interpretando valores da constante de equilíbrio Para constante de equilíbrio menor que 1 Keq = No equilíbrio os reagentes em maior concentração que os produtos Keq < 1
  17. 17. Interpretando valores da constante de equilíbrio Para constante de equilíbrio igual a 1 Keq = No equilíbrio químico as considerações de produtos e reagente são exatamente iguais (situação raríssima) Keq = 1
  18. 18. Interpretando valores da constante de equilíbrio Para constante de equilíbrio maior que 1 Keq = No equilíbrio os produtos estão em maior concentração que os reagentes Keq > 1
  19. 19. Resolvendo junto com o professor Qual deste compostos é mais reativo frente a água Aldeído Produto hidrolisado K
  20. 20. Atenção aos termos!!! Keq = As concentrações na equação estão relacionadas à uma concentração PADRÃO A, por exemplo, seria plotado da seguinte maneira [A] = [A]medido [A]Padrão [A]°
  21. 21. Concentração padrão Se o composto em questão estiver dissolvido em água ou um gás [A]° = 1 mol/l Se o composto em questão for um líquido ou sólido [A]° = Concentração nas CNTP Concentração de líquidos e sólidos é praticamente INVARIÁVEL Água, por exemplo, possui concentração de 55,5 mol/l
  22. 22. Energia livre de Gibbs padrão
  23. 23. Resolvendo junto com o professor Monte a equação de equilíbrio para a reação do zinco metálico em ácido clorídrico Zn(s) + HCl(aq) ZnCl(aq) + H2(g) Zinco metálico Keq = _[ZnCl(aq)]. [H2]__ [HCl(aq)]
  24. 24. Resolvendo junto com o professor Monte a equação de equilíbrio para a reação de decomposição do carbonato de cálcio
  25. 25. Constante de equilíbrio para cálculo mais precisos Usar atividade dos compostos no lugar da concentração na equação de equilíbrio químico aA + bB cC + dD (aB) = γ.[B] Atividade de B Coeficiente de atividade Concentração de B
  26. 26. Constante de equilíbrio gasoso Kp Para reações que envolvam gases Pressão ~ Concentração aA + bB cC + dD Pressão parcial
  27. 27. Relembrando como calcular pressão parcial “A pressão total do sistema corresponde à soma das pressões parciais exercidas por cada um dos gases que compõem a mistura (Ptotal = P1 + P2 + P3 + P4… ou P = Σp)”. “essa pressão exercida pela mistura gasosa está diretamente relacionada com a quantidade de partículas de cada gás” Pressão parcial = fração molar x Pressão total Jonh Dalton
  28. 28. Monte a expressão do Kp e calcule seu valor para o sistema a baixo, conforme reação química. Resolvendo junto com o professor N2O4(g) ↔ 2 NO2(g) Pressão parcial do NO2 = 2/8 x 10atm = 2,5atm Pressão total = 10 atm Pressão parcial do N2O4 = 6/8 x 10atm = 7,5atm Kp = 0,83
  29. 29. Assinale abaixo qual alternativa é incorreta acerca de um equilíbrio químico: a) Obrigatoriamente, as concentrações de todas as substâncias participantes do equilíbrio devem ser iguais. b) Ambas as reações (direta e inversa) ocorrem simultaneamente (trata-se de um equilíbrio dinâmico). c) As características macroscópicas do sistema (desde que fechado) não mais se alteram. d) Os sistemas se deslocam espontaneamente para o estado de equilíbrio. e) A velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação inversa. Resolvendo junto com o professor
  30. 30. Resolvendo junto com o professor Monte a equação de equilíbrio para a reação do zinco metálico em ácido clorídrico 2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(aq) + H2(g) Keq = [NaOH(aq)]2. [H2]
  31. 31. Resolvendo junto com o professor (PUC-RS) Um equilíbrio envolvido na formação da chuva ácida está representado pela equação: 2SO2(g) + O2(g) ↔ 2SO3(g) Em um recipiente de 1 litro, foram misturados 6 mols de dióxido de enxofre e 5 mols de oxigênio. Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio; o número de mols de trióxido de enxofre medido foi 4. O valor aproximado da constante de equilíbrio é: a) 0,53 b) 0,66 c) 0,75 d) 1,33 e) 2,33 16/12 = 1.33
  32. 32. Resolvendo junto com o professor Analise o diagrama a seguir que mostra as variações de concentração em mol/L de NO2 e N2O4 até atingirem o equilíbrio, dado pela reação 2 NO2(g) ↔ N2O4(g) Determine a alternativa que indica o valor correto de Keq nessas condições: a) 0,25 b) 0,5 c) 2,5 d) 2 e) 4
  33. 33. Quadro resumo As reações são reversíveis Quando Vd = Vi As concentrações não variam Equilíbrio químico Constante de equilíbrio Informações importante sobre um sistema
  34. 34. Próxima aula Influência de fatores externos na constante de equilíbrio (Princípio de Le Chatelier)
  35. 35. Referências MAHAN, Myers. Química: um curso universitário, São Paulo, Editora Edgard Blücher, 1995. REIS, Martha. Química: Físico-Química, São Paulo, Editora FTD, 2007. RUSSEL, John B., Química Geral, São Paulo, Editora McGraw-Hill Ltda, 1994, Volumes 1 e 2. KOTZ, John C. e TREICHEL, Paul Jr., Química e Reações Químicas, Rio de Janeiro, LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S. A., 2002, Volume 2. ATKINS, Peter e JONES, Loretta. Princípios de Química, Porto Alegre, Editora Bookman, 2007.

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