Equilíbrio Químico: Conceito, Expressão de Ação das Massas e Constante de Equilíbrio, Esquemas de Química Inorgânica

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Equilíbrio Químico

Química Geral 2 José Tiago Pereira Barbosa

Amoníaco e seus sais são fertilizantes valiosos.

A fabricação do amoníaco pela combinação direta do N 2 com o H 2 constitui um dos equilíbrios químicos mais importantes para a civilização..

A velocidade de formação dos produtos aproxima-se da velocidade de produção dos reagentes.

Na situação de equilíbrio, ambas as reações ocorrem a velocidades iguais e as concentrações não mais variam.

Relembrando:

Equilíbrio dinâmico é a continuação das reações em ambos os sentidos, sem que ocorra variação das concentrações.

Todos os sistemas químicos tendem ao equilíbrio.

Relações quantitativas podem ser usadas para descrever o estado de equilíbrio, e os princípios de cinética e de termodinâmica podem ser aplicados para descrever um equilíbrio.

Para uma reação geral:

a A + b B e E + f F

Em temperatura constante, a condição que é satisfeita no equilíbrio é:

𝐸 𝑒^ 𝐹 𝑓

𝐴 𝑎^ 𝐵 𝑏

= Kc

A constante Kc é chamada constante de equilíbrio , e esta relação, descoberta em 1866 pelos químicos Guldberg e Waage, é conhecida como lei de ação das massas.

𝐸 𝑒^ 𝐹 𝑓

𝐴 𝑎^ 𝐵 𝑏

= Kc

Considerando a reação para formação da amônia (fertilizantes nitrogenados):

A expressão de ação das massas para esta reação:

= Kc

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

(no equilíbrio)

Importante : A uma dada temperatura,

qualquer sistema contendo N 2 , H 2 e NH 3

no equilíbrio terá sua expressão de ação

das massas igual ao mesmo valor

numérico, ou seja, a fração sempre será

igual a Kc, numericamente.

𝑁𝐻 3 2 𝑁 2 𝐻 2 3

= Kc

Para reações envolvendo gases: As pressões parciais de reagentes e produtos são proporcionais às suas concentrações molares. A expressão da constante de equilíbrio pode ser escrita:

𝑝^2 𝑁𝐻 𝑝𝑁2 𝑝^3 𝐻

= Kp

Observação: O símbolo Kp indica a constante de equilíbrio derivada das pressões parciais e Kc indica a constante de equilíbrio derivada das concentrações molares. Em geral Kp e Kc são iguais numericamente.

𝑝^2 𝑁𝐻 𝑝𝑁2 𝑝^3 𝐻

= Kp Kc =

= 𝑁 2 𝐻 2 3

Os valores tabelados seguem a convenção química (produtos no numerador), de modo que só é necessário especificar se a constante mostrada representa Kc ou Kp.

A constante de equilíbrio de um sistema deve ser calculada a partir de dados experimentais.

Opção 1: Método utilizando Gf°.

Opção 2: Medida direta das concentrações de equilíbrio para substituição na expressão de ação das massas.

Para: A B

[𝐵]

[𝐴]

= 10

Se Kc = 10 (^) No equilíbrio, a

concentração de B será

10 vezes maior que a

concentração de A.

A posição do equilíbrio

favorece o produto B.

Para: A B

[𝐵]

[𝐴]

= 1 10

Se Kc = 0,1 (^) No equilíbrio, a

concentração de A será

10 vezes maior que a

concentração de B.

A posição do equilíbrio

favorece o reagente A.