Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA - Equilíbrio Químico

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O Estudo do Equilíbrio Químico Através de Análises de Sites da Internet e Vídeos de Simulações Sobre o Assunto

Autor: Marcos Felipe Pinheiro Ministrante da disciplina: Profa. Dra. Lucilene Dornelles Mello Martins

Bagé, 10 de Dezembro de 2010.

O Estudo do Equilíbrio Químico Através de Análises de Sites da Internet e Vídeos de Simulações Sobre o Assunto

Autor: Marcos Felipe Pinheiro

Neste trabalho será apresentado um estudo realizado sobre o conceito de equilíbrio químico. A principal fonte de pesquisa foi sites da internet, especialmente sites de universidades. Buscaram-se, também, sites que continham simulações e demonstrações de reações reversíveis e, a partir delas, apresentar os fatores que influenciam no deslocamento de um equilíbrio químico, tais como: concentração, pressão e temperatura. Alguns sites foram analisados, porém, o conteúdo deles não foi citado aqui. O trabalho apresenta uma breve crítica de cada site e em seguida trás o conteúdo na íntegra dos próprios. Em relação aos vídeos o que se apresenta aqui é um breve resumo do que se trata o cada um.

Palavras-chave: equilíbrio químico, reação reversível, deslocamento de equilíbrio

1. INTRODUÇÃO

Segundo a Answers Encyclopedia equilíbrio químico é “o estado de equilíbrio em que duas reações químicas opostas reversíveis se procedem com taxas constantes de igualdade”. Outra definição de equilíbrio químico é encontrada no site da Infopédia, onde diz que equilíbrio químico é “equilíbrio de um sistema em que se estão a dar, simultaneamente e com igual velocidade, duas reações exatamente opostas” e estado de equilíbrio “estado em que as propriedades observadas de um sistema não variam como tempo”.

Muitas reações são ditas “reações reversíveis”, ou seja, a reação direta e a reação inversa acontecem ao mesmo tempo. Esta característica define um equilíbrio químico, onde temos as velocidades diretas e inversas ocorrendo constantemente.

Algumas propriedades de um sistema em equilíbrio químico devem ser analisadas, tais como, os fatores que influenciam no deslocamento do equilíbrio. Esses fatores são: concentração, pressão e temperatura e, o catalisador que funciona apenas como um meio de acelerar as reações direta e inversa. Outra propriedade de equilíbrio químico são as constantes de equilíbrio, onde se tem a relação entre os produtos e os reagentes. Estas constantes podem existir de várias maneiras, como por exemplo, constante de equilíbrio em termos de concentração ou, também, constante de equilíbrio em termos de pressão parcial. O único fator que altera uma constante de equilíbrio é a temperatura.

O estudo do equilíbrio químico proporciona o entendimento de vários sistemas biológicos, químicos e físicos, entre eles: a reação que ocorre nos pulmões dos seres humanos, a formação de estalactites e estalagmites nas cavernas e, até mesmo, a resposta para se entender porque gases poluentes causam buracos na camada de ozônio.

2. OBJETIVOS

O principal objetivo deste trabalho é estudar e compreender o conceito de equilíbrio químico; suas características principais (fatores de deslocamento, constantes de equilíbrio, etc.); exemplos do cotidiano (sistemas biológicos, químicos e físicos) e simulações de equilíbrio através de sites que fornece conteúdo sobre o assunto (textos e vídeos).

3. METODOLOGIA

O trabalho todo consistiu em pesquisas realizadas apenas em sites da internet. Os principais sites pesquisados foram os de universidades, periódicos, educacional e aqueles que continham vídeos. Buscou-se apenas digitar as palavras “Equilíbrio Químico” no procurador dos gerenciadores de pesquisas, tais como: Google, Yahoo e Cadê.

4. SITES - TEXTOS

4.1. Universidade de São Paulo

O site da Universidade de São Paulo (USP) trás um ótimo conteúdo sobre o estudo de

Equilíbrio Químico. Apresenta os principais aspectos das reações reversíveis, assim como, indica qual o princípio utilizado para calcular a constante de equilíbrio (Ke) e, também, refere-se à constante de equilíbrio em termos de pressões parciais (Kp) relacionando esta constante com a Ke. Demonstra os principais fatores que influenciam no deslocamento do equilíbrio, resumindo todas as alterações e os devidos resultados em uma tabela de simples compreensão. O site ainda trás um exercício resolvido para facilitar o entendimento sobre o cálculo da constante de equilíbrio.

4.1.1. Conteúdo do Site Equilíbrio Químico

Suponha uma reação no qual os reagentes dão origem aos produtos. Isso todo mundo conhece, entretanto vamos imaginar que ela não pare por aí. Vamos imaginar que agora os produtos se unam, e reagindo retornam aos primeiros reagentes. Assim o equilíbrio químico é característico de reações reversíveis, nos quais os reagentes dão origem aos produtos (reação direta) e os produtos formados reagem entre si, reconstituindo os reagentes (reação inversa).

No caso abaixo, o equilíbrio químico de um sal de cobalto I, a maior ou menor presença de água altera a cor do sistema (na presença de maior unidade o sal torna-se rosa, na menor o sal torna-se azul), como nos adornos domésticos que podem prever chuva.

As reações direta e inversa ocorrem continua e sem interrupção. Um sistema em reação atinge o equilíbrio químico quando a velocidade da reação direta for igual à velocidade da reação inversa. O equilíbrio químico só pode ser atingido em sistemas fechados (onde não há troca de matéria e energia). Constante de equilíbrio em termos de concentração molar

Reação direta: aA + bB → cC + dD

Velocidade da reação direta: v = k1.[A]a .[B]

Reação inversa: cC + dD → aA + bB

Velocidade da reação inversa: v = k2.[C]c .[D]

A constante de equilíbrio pode ser expressa por:

No valor da constante de equilíbrio entram apenas as concentrações das substâncias líquidas ou gasosas, as substâncias sólidas não devem ser incluídas. A constante de equilíbrio é característica de cada reação, altera-se apenas com a alteração da temperatura.

Um valor alto de constante de equilíbrio indica que a quantidade de produtos é alta em relação aos reagentes.

Constante de equilíbrio em termos de pressão parcial Kp:

Dada a reação genérica: aA(g) + bB(g) → cC(g) + dD(g) na constante de equilíbrio em termos de pressão parcial, as substâncias que entram na expressão estão todas no estado gasoso.

Um valor alto de Kp indica uma quantidade grande de produtos em relação aos reagentes.

Relação entre Kc e Kp:

Exercício resolvido:

Em determinadas condições de temperatura e pressão, existe 0,5 mol.L -1 de N2O4 em equilíbrio com 2 mol.L -1 de NO2, segundo a equação N2O4(g) → 2NO2(g). Qual o valor da constante de equilíbrio, nas condições da experiência?

Resposta:

O problema forneceu as concentrações presentes no equilíbrio, devemos, portanto somente fazer a substituição na fórmula:

Deslocamento do equilíbrio químico de uma reação:

Quando uma reação química atinge o equilíbrio ela tem a tendência de permanecer assim indefinidamente, desde que não haja perturbação externa. Os fatores externos capazes de perturbar o equilíbrio de uma reação química são: concentração das substâncias participantes da reação, pressão e temperatura.

O Princípio de Le Chatelier regra essas situações: “quando se provoca uma perturbação sobre um sistema em equilíbrio, este desloca-se no sentido que tende a anular esta perturbação, procurando ajustar-se a um novo equilíbrio”.

Deslocamento do equilíbrio devido à variação da concentração:

O aumento da concentração de uma substância desloca o equilíbrio no sentido de consumo desta substância e a diminuição da concentração de uma substância desloca o equilíbrio no sentido da sua formação.

Deslocamento do equilíbrio devido à variação de pressão:

O aumento da pressão de uma reação desloca o equilíbrio no sentido da contração do volume e uma diminuição da pressão desloca o equilíbrio no sentido da expansão do volume.

Deslocamento do equilíbrio devido à variação de temperatura:

O aumento da temperatura de uma reação desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica e a diminuição da temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reação exotérmica.

Exemplo: Dada a reação genérica: aA(g) + bB(g) → cC(g) + dD(g)

Alteração no Equilíbrio Resultado

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