Equilíbrio Químico

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:

1. A velocidade da reação direta iguala-se à velocidade da reação inversa:

                                                                                  V_d = V_i

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:  V_d > V_i ;o equilíbrio se desloca para a direita

b.      A velocidade da reação direta diminui: : V_d < V_i ; 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:

CO_{2 (g)}   +    H₂O _{(l)      <=>}          H⁺_(aq) + HCO_3(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.

CaCO_3(s)  +  CO_2(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.