Aula: Equilíbrio Químico 2

(Cap. 9, 10 e 11 - Atkins Cap. 16, 17 e 18 – vol.2 - Kotz)

ACH4064 – LQRQ 2

Káthia M. Honório

2º semestre/2017

Equílibrio Químico Parte 2

1. Princípio de Le Châtelier

2. Equilíbrio Ácido-Base

3. Equilíbrio de Solubilização/

Precipitação

Considere a produção de amônia:

À medida que a pressão aumenta, a quantidade de

amônia presente no equilíbrio aumenta.

À medida que a temperatura diminui, a quantidade de

amônia no equilíbrio aumenta.

Isso pode ser previsto?

Princípio de Le Châtelier

Princípio de Le Châtelier:

se um sistema em equilíbrio for

perturbado externamente, o

sistema ajusta-se de forma a

minimizar a ação dessa

pertubação.

Princípio de Le Châtelier

Fatores que afetam o

equilíbrio químico

✔ Concentração

✔ Pressão e Volume

✔ Temperatura

Variação nas concentrações de reagentes ou produtos

Reação de obtenção da amônia:

Se H2 é adicionado enquanto o sistema está em equilíbio, o sistema deve responder para neutralizar o H2 adicionado.

O sistema deve consumir o H2 e levar aos produtos até que um novo equilíbrio seja estabelecido.

Portanto, a [H2] e a [N2] diminuirão e a [NH3] aumentará.

Princípio de Le Châtelier

Perturbando o Equilíbrio

A + B C+D

adição

A + B C+D

remoção

A + B C+D

adição

A + B C+D

remoção

Quando o equilíbrio é perturbado, o mesmo

desloca-se para compensar:

adição de reagentes: resulta na formação de produtos

remoção de produtos: resulta no consumo de reagentes

adição de produtos: resulta na formação de reagentes

remoção de reagentes: resulta no consumo de produtos

Princípio de Le

Châtelier

Variações de volume e pressão

À medida que diminui-se o volume,

a pressão aumenta.

Princípio de Le Châtelier

Variações no Volume e na Pressão

N2O4 (g) 2 NO2(g)

Aumento de pressão (diminuição no volume): favorece a reação em que há diminuição do número total de moles de gases (reação inversa, neste caso).

Diminuição da pressão (aumento no volume): favorece a reação em que há aumento do número total de moles de gases (neste caso, reação direta).

Variações no volume e pressão

Princípio de Le Châtelier: se aumentar a pressão, o

sistema deslocará no sentido de neutralizar o aumento.

o sistema deslocará no sentido de remover os gases

e diminuir a pressão.

aumento na pressão favorece o sentido que tenha

menor quantidade de matéria de gás.

Princípio de Le Châtelier

Variações de temperatura

Constante de equilíbrio depende da temperatura.

Reação endotérmica: H > 0 (calor pode ser considerado um reagente).

Reação exotérmica: H < 0 (calor pode ser considerado um produto).

Princípio de Le Châtelier

Variações de temperatura

• Considere a seguinte reação:

para a qual o H > 0 (reação endotérmica).

– Co(H2O)62+ é rosa claro e o CoCl4

2- é azul.

– Mistura púrpura clara, em equilíbrio e à temperatura ambiente é colocada em um béquer de água quente: mistura ficará azul escura.

– Uma vez que o H > 0 (endotérmico), a adição de calor favorece a reação direta, neste caso, a formação de CoCl4

2- azul.

Princípio de Le Châtelier

Variações de temperatura

• Considere:

– Mistura em equilíbrio, à temperatura ambiente é colocada em um

béquer de água gelada: a mistura fica rosa clara.

– Uma vez que o H > 0, a remoção de calor favorece a reação

inversa, que é a formação de Co(H2O)62+ rosa.

Princípio de Le Châtelier

Princípio de Le Châtelier

Variações de Temperatura

Considere o sistema: N2O4 (g) 2 NO2(g)

A formação de NO2 a partir de N2O4 é um processo endotérmico:

N2O4 (g) 2 NO2(g) ΔH0 = 58,0 kJ

E a reação inversa é um processo exotérmico

2 NO2(g) N2O4 (g) ΔH0 = -58,0 kJ

Um aumento de temperatura favorece reações

endotérmicas, e uma diminuição de temperatura

favorece reações exotérmicas.

Vida em altitudes elevadas e a

produção de hemoglobina

Os alpinistas precisam de semanas ou mesmo meses para se

ambientarem antes de escalarem montanhas de elevada

altitude como o Monte Everest.

Como explicar este fato?

Escalar uma montanha de elevada altitude pode

causar: dores de cabeça, náuseas, fadiga não usual

e outros incômodos.

Sintomas de hipoxia: uma deficiência na quantidade de O2 que

chega aos tecidos do corpo.

No entanto, uma pessoa que vive em altitude

elevada durante semanas ou meses se recupera

gradualmente e habitua-se ao teor de O2 na

atmosfera, sendo capaz de “funcionar”

normalmente.

Vida em altitudes elevadas e a

produção de hemoglobina

Considere o seguinte sistema em equilíbrio, que representa a combinação

do O2 com a molécula de hemoglobina:

Hb (aq) + O2 (aq) HbO2 (aq)

HbO2 (oxi-hemoglobina, composto que transporta o O2 para os tecidos).

A constante de equilíbrio é:

De acordo com o Princípio de Le Châtelier, como evoluirá

o sistema se ocorrer uma diminuição da concentração de O2?

Vida em altitudes elevadas e a

produção de hemoglobina

Hb (aq) + O2 (aq) ? HbO2 (aq)

Princípio de Le Châtelier: uma diminuição da concentração de

O2 deslocará o sistema da direita para a esquerda.

Hb (aq) + O2 (aq) HbO2 (aq)

Esta variação elimina a oxi-hemoglobina, causando hipoxia.

Desde que se dê tempo suficiente, o corpo é capaz de se defender

desta adversidade produzindo mais moléculas de hemoglobina.

O equilíbrio desloca-se então, gradualmente, da esquerda

para a direita novamente, favorecendo a produção de oxi-

hemoglobina.

Vida em altitudes elevadas e a

produção de hemoglobina

Vida em altitudes elevadas e a

produção de hemoglobina

Efeito do catalisador

Catalisador: reduz a barreira de energia de ativação

para a reação.

Consequentemente, um catalisador diminuirá o tempo

gasto para alcançar o equilíbrio.

Catalisador não afeta a composição da mistura em

equilíbrio.

Princípio de Le Châtelier

O produto iônico da água

• Em água pura, estabelece-se o seguinte equilíbrio (a 25 C):

• Reação acima: auto-ionização da água.

Equilíbrio: Auto-ionização H2O

• Definição de pH e pOH:

• Em água neutra a 25 C: pH = pOH = 7.

• Em soluções ácidas: [H+] > 1,0 10-7, então o pH < 7.

• Em soluções básicas: [H+] < 1,0 10-7, então o pH > 7.

• Quanto mais alto o pH, mais baixo é o pOH e mais básica a

solução.

Escala de pH

Escala de pH

Ácidos fortes

• Ácidos comuns mais fortes: HCl, HBr, HI, HNO3 e H2SO4.

• Ácidos fortes são eletrólitos fortes.

• Todos os ácidos fortes ionizam completamente em solução:

HNO3(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + NO3

-(aq)

• Uma vez que H+ e H3O+ são usados de maneira intercambiável,

pode-se escrever:

HNO3(aq) H+(aq) + NO3-(aq)

Ácidos e Bases Fortes

• Ácidos fracos: apenas parcialmente ionizados em solução.

• Existe uma mistura de íons e ácido não-ionizado em solução.

• Consequentemente, os ácidos fracos estão em equilíbrio:

Ácidos Fracos

• Ka: constante de dissociação do ácido.

• Quanto maior o Ka, mais forte é o ácido (neste

caso, mais íons estão presentes no equilíbrio em

relação às moléculas não-ionizadas).

• Se Ka >> 1, o ácido está completamente

ionizado e o ácido é um ácido forte.

Ácidos Fracos

Ácidos polipróticos

• Ácidos polipróticos: mais de um próton ionizável.

• Prótons são removidos em etapas, não todos de uma só vez :

• É sempre mais fácil remover o primeiro próton em um ácido

poliprótico do que o segundo.

• Conseqüentemente, Ka1 > Ka2 > Ka3 etc.

Ácidos Fracos

Efeito do Íon Comum

Ácidos Fracos

ou

ou

• Bases fracas removem prótons das substâncias.

• Existe um equilíbrio entre a base e os íons resultantes:

• Exemplo:

• Constante de dissociação da base, Kb:

Bases Fracas

Bases Fracas

Equilíbrio de solubilização/

Precipitação

Ca(HCO3) 2 (aq) → CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O(l)

Equilíbrio de solubilização/Precipitação

[Ag+] [Cl-]

[AgCl]

K =

é constante frente a fração que se

solubiliza

[Ag+] [Cl-] Kps =

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)

Equilíbrio de

solubilização/precipitação

sal insolúvel

Constante do produto de solubilidade, Kps

• Considere:

• para o qual

• Kps: produto de solubilidade. • (O BaSO4 é ignorado, uma vez que é um sólido puro, logo, sua

concentração é constante.)

Equilíbrio de Solubilidade

Produto de solubilidade

Quociente de Reação - Produto Iônico

[Ag+] [Cl-] Kps =

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)

sal insolúvel

Exemplo

Outro exemplo

Exemplo

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