Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Química
Ensino Médio, 2º AnoDeslocamento de equilíbrio (princípio de Le Chatelier):
temperatura e efeito de catalisador
Relembrando conceitos
Características do equilíbrio• as velocidades da reação direta (v1) e da reação inversa (v2)
são iguais:
• todo equilíbrio químico é um equilíbrio dinâmico;• externamente, tem-se a impressão de que tudo cessa, mas
isso não ocorre. Tanto a reação direta como a reação inversa permanecem ocorrendo com a mesma velocidade.
HIIH 222
Relembrando conceitos
Características do equilíbrio:• assim sendo, a concentração das espécies presentes
permanecem constantes;• uma reação reversível tende, naturalmente, ao equilíbrio
(estado de menor energia);• o equilíbrio químico só pode ser obtido nas reações que
ocorrem em sistemas fechados (ou seja, não ocorre troca de matéria).
Aberto Fechado Isolado
Vídeo sobre equilíbrio molecular
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=aixS4QiV-tk
Deslocando o equilíbrio
• ao atingir o estado de equilíbrio, o sistema tende a permanecer nesse estado desde que não ocorra nenhuma perturbação externa;
• Henri Louis Le Châtelier estudou os sistemas em equilíbrio e os fatores que os afetavam;
• foi ele quem elaborou um princípio (que tem seu nome) para explicar esse comportamento. Imagem: Autor desconhecido/ Domínio Público
Deslocando o equilíbrio
• Princípio de Le Chatelier“Quando se provoca uma perturbação sobre o
sistema em equilíbrio, ele tende a se deslocar no sentido de fuga frente à ação aplicada (tende a
anular a ação aplicada), tentando se ajustar a uma nova situação de equilíbrio.”
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da temperatura• consideraremos o mesmo equilíbrio da aula anterior:
N2(g) + 3 H2(g) 2 NH⇄ 3(g), H = -92,2 kJ
ouN2(g) + 3 H2(g) 2 NH⇄ 3(g) + 92,2 kJ
• o sentido direto da reação é exotérmico (libera calor). Logo, o sentido inverso será endotérmico (absorverá calor).
• O que aconteceria se adicionássemos calor ao sistema?
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da temperatura
N2(g) + 3 H2(g) 2 NH⇄ 3(g) + 92,2 kJ
• a reação endotérmica (para a esquerda) consumirá parte do calor adicionado para produzir mais N2 e H2 a partir de NH3;
• dessa maneira, a temperatura aumentará menos que o esperado;
• em temperaturas mais elevadas, as concentrações no equilíbrio de N2 e H2 são maiores e a de NH3, menor.
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da temperatura:
N2(g) + 3 H2(g) 2 NH⇄ 3(g) + 92,2 kJ
• a diminuição da temperatura provocará o feito contrário, já que favorecerá a reação exotérmica;
• será produzido calor para compensar parcialmente o que foi retirado do sistema.
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da temperatura
• obs.: elevar (ou diminuir) a temperatura de um sistema afetará o equilíbrio por alterar o valor da constante de equilíbrio (Kc ou Kp), que depende da temperatura do sistema.
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da temperaturaCo(Cl)4
2- + 6 H2O Co(H⇄ 2O)62+ + 4 Cl-, H < 0
(azul) (róseo)
Imagem: Chemicalinterest/ Domínio Público
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da temperaturaResumindo o efeito da temperatura, temos
– aumento da temperatura (aquecimento) do sistema• desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica
(absorção de calor);
– diminuição da temperatura (resfriamento) do sistema• desloca o equilíbrio no sentido da reação exotérmica
(liberação de calor).
Deslocamento do equilíbrio
Catalisador• O que é um catalisador?
São substâncias que alteram a velocidade das reações.
• Como eles atuam?Alteram o caminho da reação, fornecendo um caminho alternativo mais fácil de ser alcançado.
Gráfico Cinética quím ica e a influência do catalisador
Caminho da Reação
Ene
rgia
Sem Catalisador
Com CatalisadorEa
Ea
Deslocamento do equilíbrio
Efeito de adição de catalisador:• como afeta o estado de
equilíbrio?Como o catalisador aumenta igualmente a velocidade das reações direta e inversa, já que produz a mesma diminuição na energia de ativação das duas reações, ele não altera o estado de equilíbrio, só a velocidade com que o equilíbrio é atingido. Da mesma forma, não devemos esperar obter mais produtos em uma reação catalisada.
tempo
velo
cida
de
Reação direta
equilíbrio
Equilíbrio Químico e Influência do Catalisador
Deslocamento do equilíbrio
• Resumindo as regras básicas referentes ao uso de catalisadores:1) não são criadores de reações;2) permanecem inalterados ao final da reação;3) agem em pequenas quantidades em relação ao sistema;4) não alteram o estado de equilíbrio.
Imagem: André Luis Carvalho; Leandro Maranghetti Lourenço/ Domínio Público
Resumos visuais
Efeito da temperatura• Le Chatelier e a temperatura:
Pb(NO3)2(s) 2 PbO(s) + 4 NO2(g) + O2(g) (decomposição do sal)
2NO2(g) ⇄ N2O4(g)
(marrom) (incolor)
Adição de catalisador• Catalisador para a decomposição da H2O2:
2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g)
Exemplo
1. (UNESP 2008) Dada a reação exotérmica2H2O2(aq) 2 H⇄ 2O(l) + O2(g),
a alteração que favorece a formação dos produtos é a elevação daa) temperatura.b) pressão parcial de O2.
c) concentração de H2O.
d) pressão.e) concentração de H2O2.
Imagem: VistaICO.com/ Creative Commons Attribution 3.0 Unported
Exemplo
2. Baseando-se na reação abaixo,C(s) + CO2(g) 2CO⇄ (g)
H= + 174kJ/mol de carbono
a constante de equilíbrio dessa reação (Kp) é expressa como segue:
Kp = (p(CO))2/p(CO2)
Qual é o efeito sobre esse equilíbrio quandoa) se adiciona carbono sólido?b) se aumenta a temperatura?c) se introduz um catalisador?
Exemplos
a) Quando se adiciona carbono sólidoa adição de C(s) não altera o equilíbrio, pois, sendo um sólido, sua concentração pode ser considerada constante.
b) Quando se aumenta a temperaturaC(s) + CO2(g) 2CO⇄ (g), H= + 174kJ/mol de carbono
equilíbrio se desloca para a direita, pois o aumento de temperatura favorecerá a reação endotérmica.
• Quando se introduz um catalisadora adição de catalisador não desloca equilíbrio.
Imagem: VistaICO.com/ Creative Commons Attribution 3.0 Unported
Exemplo
3. Imagine um ácido fraco genérico (HA) dissolvido em água. Teremos, portanto, o seguinte equilíbrio:
HA(aq) H⇄ +(aq) + A-
(aq)
(amarelo) (vermelho)Se borbulharmos amônia (NH3) no sistema em equilíbrio, o que acontecerá com a coloração dele?
A amônia (NH3) irá reagir com os íons H+, removendo-os do sistema: H+ + NH3 NH⇄ 4
+. Assim, o equilíbrio será deslocado para a direita. Desse modo, a coloração vermelha será acentuada, pois aumenta a concentração dos íons A-.
Imagem: VistaICO.com/ Creative Commons Attribution 3.0 Unported
Exercícios de fixação
1. (UFES) Considere a reação hipotética: A + B ⇄ C + DCom relação ao equilíbrio químico do sistema, à temperatura constante, pode-se afirmar quea) a adição de reagentes ao sistema desloca o equilíbrio no sentido
deformação de produtos, aumentando o valor da constante de equilíbrio.b) a adição de produtos ao sistema desloca o equilíbrio no sentido de
formação de reagentes, diminuindo o valor da constante de equilíbrio.c) a adição de reagentes ou de produtos ao sistema não afeta o valor da
constante de equilíbrio.d) a adição de reagentes ao sistema desloca o equilíbrio no sentido
deformação de reagentes, diminuindo o valor da constante de equilíbrio.e) a adição de produtos ao sistema desloca o equilíbrio do sistema no
sentido de formação de produtos, aumentando o valor da constante de equilíbrio.
Exercícios de fixação
2. (UERJ) A seguir, está representada a equação química balanceada que mostra a combustão da amônia, etapa fundamental na fabricação do ácido nítrico:
4NH3(g) + 5O2(g) ⇄ 4NO2(g) + 6H2O(g), H<0
Essa reação produzirá a quantidade máxima de NO2 (óxido de nitrogênio IV) nas seguintes condições de pressão e temperatura, respectivamente:
a) alta – altab) alta – baixac) baixa – altad) baixa – baixa
Exercícios de fixação
3. (PUC) O equilíbrio químico representado pela equaçãoN2(g) + O2(g) 2NO⇄ (g) H = +21,6 Kcal,
apresentará rendimento máximo em NO:a) em temperaturas e pressões elevadas.b) em temperaturas e pressões baixas.c) em temperaturas elevadas e pressões baixas.d) em temperaturas elevadas independentemente da pressão.e) em pressões altas independentemente da temperatura.
N=O
Exercícios de fixação
4. Nas condições ambientes, é exemplo de sistema em estado de equilíbrio uma:a) xícara de café bem quente.b) garrafa de água mineral gasosa fechada.c) chama uniforme de bico de Bunsen.d) porção de água fervendo em temperatura constante.e) tigela contendo feijão cozido.
Fonte: http://www.sempretops.com/estudo/equilibrio-quimico-exercicios/
Exercícios de fixação
5. (UFV/2011) Uma das etapas de fabricação do ácido sulfúrico é a conversão de SO2 a SO3, numa reação exotérmica, que ocorre segundo a equação abaixo:
SO2(g) + ½O2(g) SO⇄ 3(g)
Em relação ao equilíbrio dessa reação, é CORRETO afirmar quea) o aumento da pressão, mantida à temperatura constante,
favorece a formação de SO2.b) o uso de um catalisador aumenta a concentração de SO3 no
equilíbrio.c) o aumento da temperatura favorece a formação de SO2.d) o aumento da velocidade de produção de SO3 aumenta sua
concentração no equilíbrio.
Atividade de fixação
• Montar a seguinte tabela no caderno de atividades e completá-la com os efeitos relacionados.
Fator (perturbação)Aumento provoca deslocamento do equilíbrio para...
Diminuição provoca deslocamento do equilíbrio para...
Concentração
Pressão
Temperatura
Catalisador
Tabela de Imagensn° do slide
direito da imagem como está ao lado da foto
link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso
5 Autor desconhecido/ Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/
File:Lechatelier.jpg?uselang=pt-br30/08/2012
11 Chemicalinterest/ Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cobalt_chloride_equilibrium.JPG?uselang=pt-br
30/08/2012
15 André Luis Carvalho; Leandro Maranghetti Lourenço/ Domínio Público
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vidrarias_de_Laboratorio.jpg?uselang=pt-br
30/08/2012
17 VistaICO.com/ Creative Commons Attribution 3.0 Unported
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:1328101911_Symbol-Check.png
30/08/2012
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30/08/2012
20 VistaICO.com/ Creative Commons Attribution 3.0 Unported
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