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sexta-feira, 29 de agosto de 2014

EQUILÍBRIO QUÍMICO(ENEM)

Diferentemente do equilíbrio que ocorre em uma balança, o equilíbrio químico das reações é dinâmico e não estático
Em vez de continuar até que os reagentes acabem e a reação cesse, determinadas reações químicas são reversíveis, ou seja, ocorrem em dois sentidos simultâneos, em que os reagentes são transformados em produtos e os produtos são transformados em reagentes ao mesmo tempo.
Se essas reações simultâneas ocorrerem com a mesma taxa de desenvolvimento, isto é, com a mesma velocidade, temos então um equilíbrio químico.
Esse equilíbrio químico não é estático, mas simdinâmico. Apesar de macroscopicamente não ocorrerem alterações e parecer que está estabilizado em certo estado, na realidade as trocas ou compensações entre as partes do sistema ou entre o sistema e a sua vizinhança continuam acontecendo microscopicamente.
Cada reação reversível possui uma constante de equilíbrio característica e que depende somente da temperatura.
As reações químicas podem ocorrer de várias maneiras, em alguns casos elas ocorrem de forma completa, ou seja, os reagentes são consumidos durante o processo. Por exemplo, quando queimamos uma folha de papel essa passa a não existir mais, de forma que é impossível recuperar sua forma original. Esse tipo de reação se classifica como irreversível.


Em contrapartida, existem as reações reversíveis, onde os produtos podem se converter à forma inicial, elas podem ocorrer em processos químicos e físicos e são identificadas pela seta dupla:

Se você colocar água líquida em um recipiente fechado vai ter uma reação reversível através da equação:


H2O (l)  H2O (v) 
As moléculas de água no estado líquido passam para o estado de vapor continuamente, e ao mesmo tempo a água evaporada retorna para o estado inicial (líquido). Quando a velocidade de vaporização se iguala à de condensação, o sistema entra em equilíbrio.
A quantidade de espécies participantes não precisa ser igual em uma reação para esta atingir o equilíbrio, basta que se mantenham constantes. Assim sendo, não importa a quantidade de água líquida e vapor, o importante é que o recipiente se mantenha fechado para que as moléculas não escapem para o meio externo.

Papel queimado: reação irreversível
Papel queimado: reação irreversível


O Equilíbrio químico em uma reação surge desta propriedade, a de manter os reagentes numa constante transformação.

Constantes de Equilíbrio Kc e Kp

A constante do equilíbrio químico em termos de concentração em quantidade de matéria (Kc) e em termos de pressão parcial (Kp) será dada pela divisão do Kdireto pelo Kinverso. Na expressão, cada concentração é elevada a um expoente correspondente ao coeficiente da respectiva substância na reação.


Considere a reação reversível genérica abaixo, onde as letras minúsculas correspondem aos coeficientes da reação balanceada e as letras maiúsculas são os reagentes e os produtos são todos gasosos:
Reação reversível elementar e genérica.
 
Considerando separadamente cada um dos sentidos da reação, as taxas de desenvolvimento (Td) delas são dadas por:
*Reação direta: aA + bB  → cC  +  dD
Tddireta = Kdireto . [A]a. [B]b
*Reação inversa: cC  +  dD → aA + bB 
Tdinversa = Kinverso . [C]c. [D]d
A constante do equilíbrio químico em termos de concentração em quantidade de matéria (Kc) e em termos de pressão parcial (Kp) será dada pela divisão do Kdireto pelo  Kinverso.
Assim, temos:
Kdireto . [A]a. [B]b      = 1 →    Kdireto__ = __[C]c. [D]d___                         

Kinverso . [C]c. [D]d                       Kinverso            [A]a. [B]b
 Sendo, Kc  =_Kdireto_

                       Kinverso     
Então, temos: 
Kc  =__[C]c. [D]d___          ou       Kp  =__(pC)c. (pD)d___   
A]a. [B]b                                               (pA)a. (pB)b
      

Onde p é a pressão parcial de cada substância no equilíbrio.                                    
Desse modo, cada concentração é elevada a um expoente correspondente ao coeficiente da respectiva substância na reação, e  Kc não apresenta unidade*.
Além disso, um aspecto muito importante a ser ressaltado é que nessa expressão não devem ser representados componentes sólidos e nem líquidos puros, pois somente matérias que podem sofrer variação é que participam dessa expressão. A concentração em quantidade de matéria de uma substância no estado sólido é constante e assim já está incluída no próprio valor de Kc. O mesmo vale para líquidos puros como a água. Resumindo, só participam da expressão substâncias no estado gasoso e em solução aquosa.
Observe os exemplos abaixo:
Exemplos de expressões de constante de equilíbrio químico em termos de concentração e em pressão parcial.
 
Os valores de Kc podem nos mostrar se a concentração dos reagentes e dos produtos são iguais ou se uma é maior que a outra:
  • Se Kou Kfor igual a um (Kc = 1), isto significa que a concentração dos reagentes e dos produtos é igual;
  • Se o valor de Kc ou Kfor alto, isto significa que os produtos estão em maior concentração, pois na expressão de Kc os produtos estão no numerador;
  • Se o valor de Kc ou Kfor baixo, isto significa que os reagentes estão em maior concentração, pois na expressão de Kc os reagentes estão no denominador.

* Ke Ksão números adimensionais, ou seja, números puros, sem unidade relacionada a alguma grandeza ou relação entre grandezas.
Como um exemplo, considere a reação entre o gás de azoto e o gás de oxigênio molecular para a produção de monóxido de azoto molecular.Qualitativamente esta reação sob condições convencionais tende a gerar muito pouco monóxido de azoto, o qual é vital.
A atmosfera do planeta é principalmente "mais de 70%" é composta de nitrogênio molecular gasoso, enquanto o oxigênio é de longe a 22% ", se possível reação ao monóxido de nitrogênio não teria oxigênio para respirar.

A constante de equilíbrio, em condições padrão para essa reação é 4.6x10 -31 .
Basta observar o valor da constante de equilíbrio nos dá uma ideia de como ocorre a reação, sendo menor do que 1 e um valor muito próximo de 0 Prevê-se que o equilíbrio favorece a reação inversa, manter a mistura de reação com um grande número de reagentes e pouco produto.
Quantitativamente, se temos uma concentração de 1 M de nitrogênio molecular e 1M de oxigênio molecular só ocorre 6,8X10 -16 .
Na verdade, a reação direta é tão pobre que seu produto é virtualmente indetectável, para que possamos tratar ou como uma reação que não entra em equilíbrio.
http://cienciasdejoseleg.blogspot.com.br/2013/06/interpretacion-matematica-de-la_18.html
http://www.brasilescola.com/quimica/equilibrio-quimico.htm
http://www.brasilescola.com/quimica/constantes-equilibrio-kc-kp.htm

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