EQUILÍBRIO QUÍMICO 1. Reversibilidade das ... - Química 12
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<strong>12</strong>.º Ano — <strong>Química</strong> Equilíbrio Químico<br />
<strong>EQUILÍBRIO</strong> <strong>QUÍMICO</strong><br />
<strong>1.</strong> <strong>Reversibilidade</strong> <strong>das</strong> Transformações Físicas e <strong>Química</strong>s<br />
Quando se misturam espécies químicas capazes de reagir, em<br />
proporções estequiométricas, duas situações podem acontecer:<br />
(a) A reacção dá-se, gastando-se totalmente os reagentes, isto<br />
é ocorre uma conversão total destes em produtos.<br />
Diz-se que a reacção é completa ou irreversível.<br />
O rendimento foi de 100%.<br />
Por exemplo a combustão do gás natural:<br />
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + H2O(g)<br />
(b) A reacção dá-se sem que os reagentes se convertam<br />
totalmente nos produtos da reacção.<br />
As concentrações dos reagentes diminuem à medida que a<br />
reacção progride, até que, decorrido um certo tempo,<br />
atingem um valor que daí em diante se mantém constante.<br />
Neste caso a reacção diz-se incompleta ou reversível.<br />
Por exemplo:<br />
Ou,<br />
H2(g) + I2(g) 2HI(g)<br />
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<strong>12</strong>.º Ano — <strong>Química</strong> Equilíbrio Químico<br />
Na sublimação do iodo:<br />
Coloca-se um pouco iodo, em palhetas, num balão<br />
volumétrico. Rolha-se este e mergulha-se em água morna.<br />
Nota-se o aparecimento de uns vapores violeta, correspondentes<br />
ao iodo gasoso.<br />
Ocorreu a transformação:<br />
I2(s) I2(g)<br />
À medida que se vai dando a sublimação, a intensidade da<br />
cor violeta dos vapores aumenta. Estabilizando passado<br />
algum tempo.<br />
Se o balão estiver bem fechado o vapor de iodo começa a<br />
sofrer a reacção oposta, ou seja:<br />
I2(g) I2(s)<br />
Ao fim de algum tempo, o sistema atinge o equilíbrio. Ou<br />
seja, a velocidade da reacção directa é igual à velocidade<br />
da reacção inversa.<br />
I2(s) I2(g)<br />
As transformações de equilíbrio representam-se por dupla<br />
seta ( ); e como não conduzem ao esgotamento dos<br />
reagentes dizem-se incompletas ou reversíveis.<br />
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<strong>12</strong>.º Ano — <strong>Química</strong> Equilíbrio Químico<br />
2. Noção de Sistema:<br />
Meio exterior<br />
SISTEMA<br />
Meio exterior<br />
Sistemas (quanto à sua relação com o meio exterior):<br />
• Sistemas Abertos: Sistemas em que há trocas de<br />
energia e de matéria com o exterior, por exemplo a<br />
evaporação da água num recipiente aberto.<br />
• Sistemas Fechados: Sistemas em que há troca de<br />
energia, mas não de matéria, por exemplo uma reacção<br />
química que ocorra em recipiente fechado.<br />
• Sistemas Isolados: Sistemas em que não há trocas de<br />
energia nem de matéria para o exterior, é exemplo,<br />
por aproximação, uma garrafa termo.<br />
Sistemas (quanto à sua composição):<br />
• Sistema Homogéneo: sistema constituído por uma<br />
única fase, por exemplo o ar ou uma solução aquosa<br />
de cloreto de sódio (não saturada).<br />
• Sistema Heterogéneo: sistema constituído por duas<br />
ou mais fases, por exemplo azeite e água.<br />
Entende-se por fase:<br />
Uma porção de matéria homogénea e fisicamente distinta, com<br />
limites bem definidos.<br />
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<strong>12</strong>.º Ano — <strong>Química</strong> Equilíbrio Químico<br />
3. Equilíbrio Dinâmico:<br />
Nos sistemas fechados podem ocorrer reacções reversíveis. Após algum<br />
tempo de reacção estabelece-se um equilíbrio dinâmico, no qual as duas<br />
reacções opostas ocorrem a igual velocidade.<br />
Por exemplo:<br />
Misturando azoto com hidrogénio, em determina<strong>das</strong> condições, forma-se<br />
amoníaco.<br />
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)<br />
No entanto, o amoníaco pode decompor-se, a eleva<strong>das</strong> temperaturas, para<br />
produzir azoto e hidrogénio:<br />
2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)<br />
Ambas as reacções são reversíveis e a equação pode ser escrita:<br />
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)<br />
Como mostra a figura, à medida que a reacção prossegue, as<br />
concentrações dos reagentes vão diminuindo, até se tornarem constantes,<br />
em te, sem que haja esgotamento de algum dos reagentes.<br />
Se não houver qualquer perturbação, após o equilíbrio ter sido alcançado,<br />
as concentrações mantêm-se indefinidamente constantes, embora as<br />
reacções continuem a ocorrer.<br />
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<strong>12</strong>.º Ano — <strong>Química</strong> Equilíbrio Químico<br />
No equilíbrio químico a velocidade da reacção directa (vd) é igual à<br />
velocidade da reacção inversa (vi).<br />
É a condição cinética de equilíbrio:<br />
vd = vi<br />
A Teoria <strong>das</strong> Colisões dá uma interpretação microscópica do estado de<br />
equilíbrio:<br />
Supondo que inicialmente só existem reagentes, no sistema, as<br />
colisões devem-se unicamente a eles. À medida que a reacção se dá o<br />
número de partículas de reagentes vai diminuindo e vai aumentando o<br />
número de partículas de produtos.<br />
Assim, o número de colisões entre reagentes diminui, logo diminui a<br />
velocidade da reacção directa.<br />
Paralelamente o número de colisões entre partículas dos produtos<br />
aumenta, regenerando os “reagentes”, logo a velocidade da reacção<br />
inversa aumenta.<br />
Em resumo:<br />
Um sistema está em equilíbrio quando:<br />
• Não há trocas de matéria nem energia com o exterior.<br />
• As propriedades macroscópicas mensuráveis do sistema (cor,<br />
concentração, pressão, volume, temperatura e outras) não variam<br />
com o tempo.<br />
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<strong>12</strong>.º Ano — <strong>Química</strong> Equilíbrio Químico<br />
4. EXTENSÃO DAS REACÇÕES:<br />
Um sistema estar em equilíbrio pode corresponder a diferentes situações<br />
no que diz respeito à extensão da reacção directa.<br />
Quando no equilíbrio as concentrações dos reagentes prevalecem sobre os<br />
produtos da reacção diz-se que a reacção é pouco extensa.<br />
Podemos verificar graficamente que a reacção directa é menos extensa<br />
que a inversa.<br />
Se pelo contrário existem mais produtos que reagentes, isto significa que<br />
houve uma elevada percentagem de conversão de reagentes em produtos.<br />
Logo, a reacção directa foi muito extensa.<br />
Verifica-se pelo gráfico que a reacção directa é mais extensa que a<br />
reacção inversa.<br />
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