Fundamentos do Equilíbrio Químico e Princípio de Le Chatelier

Fundamentos do Equilíbrio Químico

Reações Reversíveis

Em geral, podemos dizer que todas as reações são reversíveis. O que acontece é que as condições externas presentes no momento da reação determinam que a energia de ativação para uma das duas direções é muito menor do que para a oposta. Assim, a taxa de reação em uma das vias é favorecida.

Definição de Equilíbrio Químico

O equilíbrio químico é a situação em que a taxa de formação de reagentes e produtos em uma reação química são iguais (velocidades direta e inversa se igualam). As condições que devem ser cumpridas para alcançar o equilíbrio dependem de cada reação.

Lei da Ação das Massas

A velocidade de uma reação é proporcional ao produto das concentrações (ou massas ativas) dos reagentes.

Constante de Equilíbrio (K_e)

A constante de equilíbrio (K_e) é o produto das concentrações dos produtos sobre o produto das concentrações dos reagentes, elevado à potência indicada pelos coeficientes estequiométricos (coeficientes de equilíbrio).

Interpretação da Constante de Equilíbrio

• Se K_e < 1, o equilíbrio favorece a formação dos reagentes.
• Se K_e > 1, o equilíbrio favorece a formação dos produtos.

Classes de Equilíbrio Químico

O equilíbrio químico pode ser classificado em homogêneo ou heterogêneo:

• Equilíbrio Homogêneo: É estabelecido quando todos os compostos estão presentes em uma única fase (ex: todos gasosos ou todos em solução aquosa).
• Equilíbrio Heterogêneo: Ocorre quando o equilíbrio é apresentado em mais de uma fase (ex: um sólido imerso em um líquido ou gás).

Princípio de Le Chatelier

No final do século XIX, o químico francês Henry Le Chatelier postulou que, se uma perturbação externa for aplicada a um sistema em equilíbrio, o sistema se deslocará no sentido de minimizar essa perturbação e restabelecer um novo estado de equilíbrio.

Efeito da Temperatura

A constante de equilíbrio (K_e) é específica para uma determinada temperatura. Uma mudança na temperatura tem um efeito direto sobre K_e da reação, deslocando o equilíbrio no sentido da reação endotérmica (se a temperatura aumenta) ou exotérmica (se a temperatura diminui).

Efeito da Pressão

A variação de pressão em um sistema em equilíbrio tem efeitos importantes somente quando há substâncias no estado gasoso. Isso ocorre porque a mudança de pressão altera o volume, o que leva a uma mudança na concentração molar das moléculas, resultando em alterações nas concentrações (ou pressões parciais) das espécies presentes. O equilíbrio se desloca para o lado com menor número de mols gasosos.

Aplicações do Princípio de Le Chatelier

Industrialmente, busca-se otimizar as condições para que a maioria dos reagentes forme produtos específicos. Isso é alcançado através da manipulação e controle de variáveis como pressão, temperatura e concentração dos reagentes envolvidos.