Variação de energia livre de Gibbs

1. Professor Candidato: Carlos Augusto Cabral Kramer
Edital nº 021/2015 – DOU nº 185 – Professor substituto de Instituto
de Química da UFRN

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. 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. O que é equilíbrio?
Equilíbrio físico

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. 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. 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. 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. Será que a reação realmente
“parou”?

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. 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. 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. 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. E qual utilidade da equação do
equilíbrio?

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. 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. 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. 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. Resolvendo junto com o professor
Qual deste compostos é mais reativo frente a água
Aldeído Produto hidrolisado K

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. 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. Energia livre de Gibbs padrão

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. Resolvendo junto com o professor
Monte a equação de equilíbrio para a reação de decomposição do carbonato de
cálcio

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. Constante de equilíbrio gasoso Kp
Para reações que envolvam gases
Pressão ~ Concentração
aA + bB cC + dD
Pressão parcial

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. 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. 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. 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. 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. 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. Quadro resumo
As reações são
reversíveis
Quando Vd = Vi
As concentrações
não variam
Equilíbrio
químico
Constante de
equilíbrio
Informações
importante sobre
um sistema

34. Próxima aula
Influência de fatores externos na constante de
equilíbrio (Princípio de Le Chatelier)

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.