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EQUILÍBRIO QUÍMICO

EQUILÍBRIO QUÍMICO. EQUILÍBRIO QUÍMICO. O que é equilíbrio químico? Quais são os aspectos qualitativos e quantitativos mais importantes?. Propriedades de Um Equilíbrio. Sistemas em equilíbrio são: DINÂMICOS (em movimento constante) REVERSÍVEIS Podem ser atingidos de qualquer direção.

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EQUILÍBRIO QUÍMICO

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Presentation Transcript

  1. EQUILÍBRIO QUÍMICO

  2. EQUILÍBRIO QUÍMICO • O que é equilíbrio químico? • Quais são os aspectos qualitativos e quantitativos mais importantes?

  3. Propriedades de Um Equilíbrio Sistemas em equilíbrio são: • DINÂMICOS (em movimento constante) • REVERSÍVEIS • Podem ser atingidos de qualquer direção Rosa para azul Co(H2O)6Cl2Co(H2O)4Cl2 + 2 H2O Azul para rosa Co(H2O)4Cl2 + 2 H2O Co(H2O)6Cl2

  4. Dinamismo do Equilíbrio • Equilíbrio – dois processos opostos que ocorrem com velocidades iguais, em movimento constante Velocidade da reação direta Velocidade da reação inversa = A Velocidade da mulher é igual à Velocidade da esteira, em sentido oposto Tanto a esteira quanto a mulher continuam se movendo, mas macroscopicamente o sistema não se altera

  5. Dinamismo do Equilíbrio Velocidade da reação direta = Velocidade da reação inversa i A  B d H2O(s) H2O(l)  H2O(g) I2(H2O)  I2(CCl4) Co(H2O)4Cl2 + 2 H2O Co(H2O)6Cl2 CO(g) + 2 H2(g)  CH3OH(g)

  6. Fe(H2O)63+ + SCN- Fe(SCN)(H2O)53+ + H2O Equilíbrio QuímicoFe3+ + SCN- FeSCN2+  + 

  7. Equilíbrio QuímicoFe3+ + SCN- FeSCN2+  • Após um certo tempo, as concentrações de reagentes e produtos se tornam constantes, mas não necessariamente iguais. • As reações direta e inversa continuam depois de atingido o estado de equilíbrio.

  8. Exemplos de Equilíbrios Químicos Formação de estalactites e estalagmites CaCO3(s) + H2O(liq) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2 HCO3-(aq) 

  9. Reversibilidade no Equilíbrio Químico • Tecnicamente, todas as reações químicas são um equilíbrio, ou seja, não se completa. Mas quando a concentração de reagentes ou produtos é MUITO BAIXA, diz-se que a reação aconteceu completamente. Exemplo: H+(aq) + OH-(aq) H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) H2O(l)

  10. Reversibilidade no Equilíbrio Químico • Teoria das Colisões: Quando 2 moléculas A e B colidem uma com a outra numa orientação apropriada e com suficiente energia, elas podem reagir formando novas moléculas, os produtos C e D. • O diagrama de energia potencial para esta colisão, supostamente exotérmica, pode ser apresentado como:

  11. Complexo Ativado Energia Potencial Reagentes A + B DH Produtos C + D

  12. Reversibilidade no Equilíbrio Químico • A partir de um momento, quantidades significativas de C e D são formadas, e sua concentração começa a aumentar. Torna-se inevitável que uma molécula de C colida com uma de D. Se esta colisão ocorrer com energia e orientação adequadas, elas podem reagir e formar novamente as moléculas originais A e B. • Este evento, supostamente endotérmico, apresenta o seguinte diagrama de energia potencial:

  13. Complexo Ativado Energia Potencial Reagentes A + B DH Produtos C + D

  14. Reversibilidade no Equilíbrio Químico • Qualquer reação que ocorra em extensão significativa tanto nos sentidos direto como inverso é chamada de reação reversível: A + B C + D

  15. Aspectos Quantitativos do Equilíbrio Químico • CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Suponha que a reação a seguir ocorra de forma elementar em ambos os sentidos e que inicialmente apenas A e B estejam presentes no vaso de reação. a A + b B c C + d D

  16. A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO A , B Inicialmente, Velocidade da Reação: Velocidade da reação direta Inicialmente C e D não estão presentes, ou seja, não há reação inversa. Há apenas a reação direta:

  17. A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO A , B , C , D Após um certo tempo, a concetração de C e D cresce e a reação inversa começa a acontecer também: Velocidade da Reação: Velocidade da Reação Inversa Conforme a reação prossegue, as concentrações de A e B caem, ao passo que as de C e D aumentam. As velocidades das reações direta e inversa seguem o seguinte comportamento:

  18. A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Quando as velocidades se tornam iguais, as concentrações de A, B, C e D não mais mudam no tempo. Atingiu-se o equlíbrio químico.No entanto, lembre-se que ao nível molecular tanto a reação direta quanto a inversa continuam ocorrendo, pois o equilíbrio é dinâmico, só que ocorrem continuamente na mesma velocidade.

  19. Para o exemplo realizado na lousa e para uma formulação mais completa, levando-se em conta a lei de ação das massas: A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Se K é conhecida, pode-se prever as concentrações de reagentes ou produtos.

  20. Determinação de K 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl2(g) Coloque 2,00 mol de NOCl em um frasco de 1,00 L. No equilíbrio você encontra 0,66 mol/L de NO. Calcule K. Solução Construa uma tabela de concentrações [NOCl] [NO] [Cl2] Inicial 2,00 0 0 Variação Equilíbrio 0,66

  21. Determinação de K 2 NOCl(g)  2 NO(g) + Cl2(g) Coloque 2,00 mol de NOCl em um frasco de 1,00 L. No equilíbrio você encontra 0,66 mol/L de NO. Calcule K. Solução Construa uma tabela de concentrações [NOCl] [NO] [Cl2] Inicial 2,00 0 0 Variação -0,66 +0,66 +0,33 Equilíbrio 1,34 0,66 0,33

  22. Determinação de K 2 NOCl(g)  2 NO(g) + Cl2(g) [NOCl] [NO] [Cl2] Inicial 2,00 0 0 Variação -0,66 +0,66 +0,33 Equilíbrio 1,34 0,66 0,33

  23. Determinação de K Exemplos Escreva as expressões de constante de equilíbrio para as seguintes reações:

  24. Relações Envolvendo a Constante de Equilíbrio • A reversão de uma reação causa a inversão de K. • A multiplicação dos coeficientes por um fator comum eleva a constante de equilíbrio à potencia correspondente. • A divisão dos coeficientes por um fator comum leva à raiz correspondente da constante de equilíbrio.

  25. N2O(g) + ½O2 2 NO(g) Kc= ? [N2O] = N2(g) + ½O2 N2O(g) Kc(2)= 2,7x10-18 [N2][O2]½ [NO]2 N2(g) + O2  2 NO(g) Kc(3)= 4,7x10-31 = [N2][O2] [NO]2 [NO]2 [N2][O2]½ 1 Kc= = Kc(3) = = 1,7x10-13 [N2O][O2]½ [N2][O2] [N2O] Kc(2) Combinando Expressões de Constante de Equilíbrio

  26. Gases: A constante de Equilíbrio, KP • Misturas de gases são soluções, da mesma forma que os líquidos. • Use KP, baseado nas pressões parciais dos gases.

  27. Líquidos e Sólidos Puros • As expressões das constantes de equilíbrio não têm termos de concentração para fases líquidas ou sólidas de um determinado componente (isto é, sólidos ou líquidos puros). C(s) + H2O(g)  CO(g) + H2(g) PCOPH2 [CO][H2] Kc = e Kp = [H2O]2 PH2O2

  28. Escrevendo e Manipulando Expressões de K Sólidos NUNCA aparecem em expressões de equilíbrio. S(s) + O2(g)  SO2(g)

  29. Queima de Calcário CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g) Kc = [CO2] KP = PCO2(RT)

  30. Escrevendo e Manipulando Expressões de K Sólidos NUNCA aparecem em expressões de equilíbrio. NH3(aq) + H2O(liq) NH4+(aq) + OH-(aq)

  31. O Significado de K 1. Podemos dizer se a reação é reagente- ou produto-favorecida. Para N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g) Conc. de produtos é muito maior que a de reagentes no equilíbrio. A reação é fortemente produto-favorecida.

  32. O Significado de K Para AgCl(s)  Ag+(aq) + Cl-(aq) Kc = [Ag+] [Cl-] = 1,8 x 10-5 Conc. de produtos é muito menor que a de reagentes no equilíbrio. A reação é fortemente reagente-favorecida.

  33. Produto- ou Reagente- Favorecida Produto-favorecida Reagente-favorecida

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