Equilíbrio Químico
Imagine um recipiente onde foram colocados os gases de
hidrogênio e nitrogênio, resultando na formação de amônia:
3H2(g)
+ 1N2(g) à 2NH3(g)
A equação química, acima citada, está devidamente balanceada,
as quantidades estequiométricas com que cada substância participa já estão
colocadas proporcionalmente (3:1:2).
Agora, colocamos o gás de amônia em outro recipiente fechado,
reagindo, teremos os gases de hidrogênio e nitrogênio:
2NH3
(g) à 3H2(g) + 1N2(g) , na proporção 2:3:1
Após um certo tempo, teremos a
mesma situação em ambos os recipientes, ou seja, uma mistura de três
componentes. A quantidade de cada um
deles dependerá da temperatura em que se encontra o sistema.
Resumindo, para representar
reações assim, a equação química terá uma seta dupla, indicando que a reação
tem dois sentidos. Esse tipo de reação é chamada de reversível.
Em sistemas fechados, as
reações reversíveis, caminharão de forma espontânea para o equilíbrio químico,
isto é, a situação com a menor quantidade
de energia necessária para se manter o sistema.
Características que determinam
o equilíbrio químico de uma reação:
- A velocidade da reação direta iguala-se à velocidade da reação
inversa:
Vd = Vi
2. As
substâncias têm concentrações
constantes, parecendo que a reação terminou. Entretanto, ela continua e a
quantidade de reagentes que é consumida, na reação direta é igualmente repostas
pela reação inversa.
3. Não
havendo mudança de temperatura, ao final, a proporção de cada um dos
componentes será a mesma, não importando as condições iniciais;
4. A
energia será a mínima necessária para que o sistema se mantenha.
Quando o conjunto de reagentes
e produtos, forma um equilíbrio dinâmico estável, esse permanecerá inalterado,
a não ser que algum fator provoque alteração nesse sistema. Quando isso ocorrer
o sistema tende a estabelecer uma nova situação de equilíbrio.
Princípio de Le Chatelier: “ Quando se provoca uma perturbação em um
sistema de reagentes e produtos em
equilíbrio, este é deslocado no sentido de anular tal perturbação, o sistema
procura atingir um novo estado de equilíbrio.”
Numa reação reversível, o
deslocamento do equilíbrio pode ocorrer de duas maneiras:
a. A
velocidade da reação direta
aumenta: Vd > Vi ;o equilíbrio se desloca para a direita
b. A
velocidade da reação direta diminui: : Vd < Vi ; o equilíbrio se desloca para a esquerda.
O equilíbrio será deslocado para a direita
ou para a esquerda até que um novo estado de equilíbrio seja estabelecido.
Fatores que
podem deslocar um equilíbrio:
- Temperatura: aumentando ou diminuindo a
temperatura num sistema onde ocorre a reação reversível, interfere-se
diretamente no equilíbrio desse sistema. Aumentando a temperatura, fornecemos
energia, aumentando o movimento das moléculas, assim, aumentando o número de colisões efetivas, consequentemente a
velocidade da reação. Contudo, as velocidades das reações diretas e inversas
não serão alteradas com a mesma intensidade.
A reação
endotérmica se beneficia do aumento de temperatura de forma mais intensa do que
a reação exotérmica. No aumento da temperatura o equilíbrio se desloca no
sentido da reação endotérmica; já na diminuição de temperatura o equilíbrio se
desloca no sentido da reação exotérmica;
·
Pressão : num eventual aumento de pressão o
equilíbrio se deslocará no sentido da diminuição da quantidade de moléculas
disponíveis, na tentativa de reduzir o número de elementos para as colisões; o
contrário acontecerá com a redução da pressão;
Há equilíbrios químicos que não são
afetados pela pressão, aqueles em que o volume gasoso é igual em ambos os lados
da equação.
Essas conclusões
sobre o efeito da pressão são válidas para os equilíbrios químicos dos quais
participam gases.
Ex:
Nas
bebidas gaseificadas existe o equilíbrio:
CO2
(g) + H2O (l) <=> H+(aq)
+ HCO3(aq)
Como
há um volume de gás à esquerda e zero à direita, uma diminuição de pressão se
desloca para a esquerda, formando CO2. É por isso que, ao destampar uma garrafa
de refrigerante ou cerveja, vemos bolhas de gás se formarem.
·
Concentração:
Ex:
N2O4
<=> 2NO2
a. Se adicionarmos
N2O4 , o deslocamento será para a DIREITA; -->
b. Adicionando-se
NO2 , o deslocamento será para a ESQUERDA;<--
c. A retirada
de N2O4,
desencadeia um deslocamento para a ESQUERDA; <--
-->
d. A retirada de NO2 , o deslocamento
será para a DIREITA
Assim, podemos concluir o
porquê de só encontrarmos corais em águas quentes. Em mares de águas frias, a
concentração de CO2 dissolvido é maior, e o equilíbrio se desloca
para a direita, consumindo o CaCO3, um dos componentes dos corais.
Em mares quentes, há pouco CO2
dissolvido, provocando a precipitação de CaCO3.
CaCO3(s) + CO2(aq) + H2O(l) <=> Ca(HCO3)2 (aq)
A Absorção da aspirina:
A aspirina é uma substância de
caráter ácido que, em água, sofre o seguinte equilíbrio:
Aspirina
< = > Aspirina + H+
Consegue
atravessar Não consegue atravessar
a
membrana do estômago a membrana do estômago
Dentro do estômago a concentração de H+
é elevada, o que desloca o equilíbrio para a esquerda, facilitando a absorção
do medicamento. Do outro lado da membrana (dentro), a concentração de H+ é pequena
e o equilíbrio é deslocado para a direita, dificultando a volta da
aspirina para o estômago.
