Equilíbrio Químico

CONCEITO DE EQUILÍBRIO QUÍMICO

A rigor, todas as reações químicas são re­versíveis, isto é, ocorrem simultaneamente no sentido reagentes → produtos e no sentido produtos reagentes. Em muitos casos, po­rém, a reação no sentido produtos reagen­tes ocorre em proporção tão pequena que, do ponto de vista prático, essa reação é conside­rada irreversível.

Consideremos uma reação representada pela equação geral:

Exemplificando um equilíbrio químico

Sejam V1 e V2 as velocidades das reações dire­ta e inversa, respectivamente. Supondo que essas reações sejam elementares, temos:

V1 = K1 [A] [B]     e      V2 = K2 [C] [D]

No início da reação, isto é, no instante em que misturamos a mols de A com b mols de B, V1 as­sume o seu valor máximo, porque [A] e [B] têm seus valores máximos. Com o decorrer do tempo, [A] e [B] vão diminuindo, pois A e B vão sendo consumidos na reação direta e, conseqüentemen­te, V1 vai diminuindo.

À medida que C e D vão-se formando na rea­ção, suas concentrações vão aumentando e, consequentemente, V2 aumenta com o decorrer do tempo.

Como V1 diminui e V2 aumenta, depois de al­gum tempo teremos V1 = V2. A partir desse instan­te, [A], [B], [C] e [D] permanecem constantes, por­que, num mesmo intervalo de tempo, o número de mols de cada substância consumidos numa reação é igual ao número de mols formados na reação de sentido oposto.

Gráfico com equilíbrio químico

No instante em que V1 = V2, dizemos que o sis­tema atingiu o equilíbrio. A partir desse instante, o sistema constitui um equilíbrio químico.

Equilíbrio químico é uma reação reversível, na qual a velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação inversa. Consequentemente, as concentrações de todas as substâncias participantes permanecem constantes.

Equilíbrio químico 
 

CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM SISTEMAS HOMOGÊNEOS

Consideremos o equilíbrio representado pela equação geral:

Equilíbrio homogêneo

Supondo que as reações nos dois sentidos se­jam elementares, temos:

v1 = k1 [A]a [B]b v2 = k2 [C]c [D]d

Equilíbrio → v1 = v2 k1 [A]a [B]b = k2 [C]c [D]d

Equilíbrio homogêneo

Kc = constante de equilíbrio

A expressão da constante de equilíbrio (Kc) é a lei da ação das massas, ou lei de Guldberg e Waage do equilíbrio. Foi estabelecida em 1864 por es­ses cientistas noruegueses.

Na dedução da expressão do Kc que acabamos de fazer, admitimos que as reações nos dois senti­dos fossem elementares. Na maioria dos casos, porém, essas reações ocorrem em várias etapas. Esse fato pode afetar a interpretação cinética da dedução da expressão do Kc, mas não afeta a ex­pressão final do Kc, deduzido pela termodinâmica, através da energia livre da reação.

Por convenção, as concentrações dos produ­tos figuram no numerador da expressão da cons­tante de equilíbrio, e as concentrações dos rea­gentes figuram no denominador.

A constante de equilíbrio recebe nomes parti­culares, de acordo com o nome da reação envol­vida. Por exemplo, numa reação de decomposi­ção ou dissociação, Kc é chamado de constante de dissociação.

Existem equilíbrios nos quais a reação no sen­tido direto ocorre em grande extensão. Conse­quentemente, no sentido inverso, ocorre em pe­quena extensão. Nesses equilíbrios, as concentra­ções dos produtos são grandes, se comparadas às dos reagentes, e o valor do Kc é elevado.

Existem equilíbrios em que acontece o oposto, isto é, a reação no sentido direto ocorre em pe­quena extensão, enquanto a reação no sentido in­verso ocorre em grande extensão. Nesses equilí­brios, as concentrações dos produtos são peque­nas, se comparadas às dos reagentes, e, conse­qüentemente, o valor do Kc é pequeno.
 

Conclusão:

Quanto maior o valor da constante de equilíbrio (Kc), mais completa é a reação no sentido direto, e vice-versa.

O valor do Kc varia muito de um equilíbrio para outro. Para um mesmo equilíbrio, o valor de Kc varia com a temperatura, mas não varia com a concentração das substâncias participantes, nem com a pressão.

Vejamos a expressão da lei da ação das mas­sas, de Guldberg e Waage, aplicada aos equilí­brios seguintes, ou seja, a expressão das respecti­vas constantes de equilíbrio (Kc).

Lei da ação das massas
 

CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM SISTEMAS HETEROGÊNEOS

Equilíbrios heterogêneos são aqueles nos quais os reagentes e os produtos formam um sistema he­terogêneo. Veja os quatro exemplos seguintes:

Equilíbrio heterogêneo

Como as concentrações dos sólidos são cons­tantes, elas não aparecem na expressão da constante de equilíbrio. As expressões do K e do K (se houver) dos equilíbrios dados serão:

Constante de equilíbrio heterogêneo

Por: Renan Bardine


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