Resumo cap.: 09

REAÇÕES REVERSÍVEIS E O ESTADO DE EQUILÍBRIO

Reações reversíveis

O processo de formação das estalactites e estalagmites é uma reação reversível, que depende da entrada e saída do CO₂(g) que se dissolve na água da chuva.

O carbonato de Cálcio se dissolve em uma mistura de H₂O(l) e CO₂(g), formandos Íons Ca²⁺ e HCO₃^-.

À medida que esse gás sai do sistema, pela evaporação da água da solução, a formação de carbonato de Cálcio (CaCo₃) fica mais favorecida.

Na natureza há muitos sistemas em equilíbrio que se desestabiliza, podem ocasionar sérios problemas ambientais, uma desestabilização desse equilíbrio pode comprometer a vida de animais aquáticos.

Equilíbrio Químico

 Um sistema em equilíbrio é identificado por algumas características importantes obrigatórias.

·        A matéria e a energia não são removidas do sistema.

·        As propriedades macroscópicas dos sistemas não variam com o tempo; isso ocorre porque, macroscopicamente, ocorrem as reações químicas simultâneas em ambos os sentidos e com a mesma rapidez.

Para um sistema qualquer representado por:

A rapidez varia a partir do inicio da reação ate atingir a situação de equilíbrio.

                 

Equilíbrios homogêneos e equilíbrios heterogêneos.

Os Equilíbrios Químicos podem ter todos os reagentes e produtos na mesma fase e são chamados de equilíbrios homogêneos. Por outro lado os equilíbrios heterogêneos apresentam reagentes e produtos em fases diferentes.

Nos equilíbrios heterogêneos, reagentes e produtos não interferem na situação de equilíbrio quando suas quantidades variam e sua concentração em mol/L equivale a sua densidade e são sempre as mesmas.

Constantes de equilíbrio.

Representado por K, possui uma expressão genérica para todos os equilíbrios.

As concentrações de H₁, I₂, H1 são diferentes para cada experimento, mas a relação entre elas dada pela fórmula ao lado , apresenta praticamente o mesmo valor desde que mantida a temperatura; essa expressão é chamada Lei do Equilíbrio Químico, proposta pelos químicos noruegueses Guldberg e Waage em 1983, e pode se escrita para qualquer equilíbrio químico.

Constantes de equilíbrio (K_C).

Constantes de equilíbrio com base nas concentrações de mol/L são representadas por K_C.

Na expressão de K_C não se representam as concentrações de sólidos, nem de líquidos e os coeficientes estequiométricos são os expoentes das concentrações, em mol/L, das substâncias correspondentes, nas equações.

 Constantes de equilíbrio e pressões parciais (K_P).

Os gases também são representados pela expressão da Lei do Equilíbrio Químico e em termos das pressões parciais.

Para expressar a lei do equilíbrio em termos das pressões parciais, basta que apenas uma das espécies do equilíbrio esteja no estado gasoso.

Relações entre K_C e K_P.

Embora K_C e K_P representem valores constantes à mesma temperatura, elas não são iguais. A relação entre elas é dada considerando-se a equação de estado dos gases.

Generalizando:

Em que ∆n corresponde à variação da quantidade de matéria referente aos coeficientes estequiométricos do equilíbrio.

Expressões matemáticas

Cálculos das constantes de equilíbrio

Os valores numéricos das constantes de equilíbrio são determinados considerando-se suas respectivas expressões, cada uma delas definida como: a multiplicação das concentrações dos produtos, em mol/L, dividida pela multiplicação das concentrações dos reagentes também em mol/L, com os respectivos coeficientes estequiométricos aplicados como expoentes das concentrações, no estado de equilíbrio, no sentido direto da equação.

Interpretação do valor de K_C e extensão da reação

A grandeza do valor numérico para K_C permite avaliar a extensão em que a reação prossegue para chegar ao estado de equilíbrio.

As condições favorecem o equilíbrio no sentido da formação dos reagentes, ou seja, para o sentido da reação inversa.

Portanto, quanto maior for o valor numérico de K_C, maior será a extensão da ocorrência da reação no sentido direto, isto é, no sentido da formação dos produtos.

Grau de equilíbrio (α)

O grau de equilíbrio demonstra a relação entre a quantidade de matéria, em mol, consumida e a respectiva quantidade inicial de um determinado reagente.

 O valor numérico do grau de equilíbrio pode variar entre zero e um.    0 < α < 1

Quociente de equilíbrio (Q_C)

Determinado quando uma reação está caminhando para o estado de equilíbrio, da mesma maneira que se expressa a constante de equilíbrio. Porém, como o sistema ainda na chegou ao estado de equilíbrio, o valor de Q_C é variável.

 A importância de conhecer o valor de Q_C se deve ao fato de ele indicar que a reação em estudo chegou ao estado de equilíbrio.

Em alguns casos, para que o equilíbrio seja atingido, é necessário um aumento de Q_C, o que é conseguido diminuindo-se a concentração do reagente aumentando-se a concentração dos produtos. Essas modificações implicam favorecer o equilíbrio no sentido da formação dos produtos. Em outros casos é necessária a diminuição de Q_C para que o equilíbrio seja atingido.