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Características do equilíbrio químico, lei de equilíbrio químico, relação entre kc e kp

Equilíbrio químico

Para que se verifique o equilíbrio químico é necessário que tenhamos um sistema fechado e com temperatura constante.

Reacção irreversível

Reacção irreversível é aquela que ocorre no único sentido.

Reacção reversível

Reacção irreversível é aquela que ocorre em dois sentidos ao mesmo tempo.

Exemplo; X(g)+Y(g)↔K(g)+Z(g)

X(g)+Y(g)→K(g)+Z(g)  reacção directa

K(g)+Z(g)  →X(g)+Y(g)  reacção inversa

Características do equilíbrio químico

– As concentrações das substâncias nela contidas (reagentes e produtos permanecem constates).

– A velocidade da reacção inversa é igual a velocidade da reacção directa.

Lei de equilíbrio químico

Seja dado a reacção a seguir que ocorre a uma temperatura constante e em um sistema fechado

aA(g)+bB(g)↔cC(g)+dD(g)

Vamos escrever a velocidade da reacção direita assim como da reacção reversa

Dissemos que no equilíbrio a velocidade da reacção direita e igual a velocidade da reacção inversa.

Sendo ki e kd cantantes a sua divisão ira resultar numa nova constate a qual chamaremos de constante de equilíbrio

Aplicação

1.Dada a equação A2(g)+B(g)↔A2B(g) sabendo que no equilíbrio as concentrações são [A]=0,3mo/l ,[B]= 0,12mo/l e [A2B]=0.5mol/l determine

a)O valor da constate de equilíbrio  

b) A sua unidade.

Resolução

Primeiro vamos escrever a equação da constante de equilíbrio para esta reacção

a)Vamos substituir pelos respectivos valores das concentrações

keq=1.38

b)Para descobrir a unidade da constate d equilíbrio vamos na equação de equilíbrio substituir pelas respectivas unidade

2. Quatro (4) moles de ácido clorídrico (HCl) são dissolvidos em um recipiente de 8 litros, no equilíbrio temos apenas 1.6 moles desse ácido.

2HCl(g)↔H2(g)+Cl2(g)

a)Calcule as concentrações de todas substâncias no equilíbrio

b)Calcule o valor da constate de equilíbrio

Resolução

Com o numero de moles e o volume do acido clorídrico vamos calcular a concentração do mesmo no inicio e no equilíbrio

No incido

No equilíbrio

Vamos fazer uma tabela com os dados no inicio e no equilíbrio

 [HCl] mol/l[H2] mol/l[Cl2] mol/l
Inicio0.5  
∆[]   
Equilíbrio0.2  

No inicio [H2]=0mol/l e [Cl2]=0mol/l pois ainda não tínhamos dissolvido nada.

Podemos calcular ∆[] para o acido clorídrico uma vez que temos a sua concentração no inicio e no equilíbrio

∆[]=0.2-0.5=-0.3

 [HCl] mol/l[H2] mol/l[Cl2] mol/l
Inicio0.500
∆[]-0.3  
Equilíbrio0.2  

De acordo com a equação 2HCl(g)↔H2(g)+Cl2(g) sabemos que;

2 moles de HCl→1mol de H2

0.3→∆[ H2]

2 moles de HCl→1mol de Cl2

0.3→∆[ Cl2]

Vamos continuar preenchendo a tabela com esses valores

 [HCl] mol/l[H2] mol/l[Cl2] mol/l
Inicio0.500
∆[]-0.30.150.15
Equilíbrio0.2  

Para finalizar o preenchimento da tabela valor achar;

Equilíbrio

 [HCl] mol/l[H2] mol/l[Cl2] mol/l
Inicio0.500
∆[]-0.30.150.15
Equilíbrio0.20.150.15

R; no equilíbrio [HCl]=0.2mol/l , [H2]=0.15mol/l e , [Cl2]=0.15mol/l

b) Vamos escrever a equação de equilíbrio para esta reacção

Vamos substituir pelo vamos das concentrações no equilíbrio   

keq=0.5625

3.Colocou-se 1mol de HI no recipiente de 5litros verificou-se o equilíbrio 2HI(g) ↔H2(g)+I2(g) constatou se que k=16 determine o valor de todas concentrações no equilíbrio.

No incido

Sabemos que no inicio [H2]=0mol/l e [I2]=0mol/l com esses dados vamos formar uma tabela

 [HI] mol/l[H2] mol/l[I2] mol/l
Inicio0.200
∆[]   
Equilíbrio   

Como HI é um reagente sabemos que sua concentração vai diminuir vamos considerar que tenha diminuído “x” mol/l .

 [HI] mol/l[H2] mol/l[I2] mol/l
Inicio0.200
∆[]x  
Equilíbrio   

Então para HI no equilíbrio teremos uma concentração igual a 0.2-x

 [HI] mol/l[H2] mol/l[I2] mol/l
Inicio0.200
∆[]x  
Equilíbrio 0.2-x  

De acordo com a reacção 2HI ↔H2+I2

2 moles de H→1mol de H2

x→∆[ H2]

2 moles de HCl→1mol de I2

x→∆[ I2]

 [HI] mol/l[H2] mol/l[I2] mol/l
Inicio0.200
∆[]x
Equilíbriox-0.2  

No equilíbrio

 [HI] mol/l[H2] mol/l[I2] mol/l
Inicio0.200
∆[]x
Equilíbriox-0.2

De acordo com 2HI(g) ↔H2(g)+I2(g) a equação d constante de equilíbrio é 

 e no equilíbrio k=16 ;[HI] =x-0.2 ; [H2]=x/2 ; [I2]=x/2 vamos substituir esses valores na equação de equilíbrio

Dai podemos calcular todas concentrações no equilíbrio

 [HI] mol/l[H2] mol/l[I2] mol/l
Equilíbriox-0.2=0.23-0.2=0.03

Interpretação do valor da constate de equilíbrio

Se keq>1 diz se que a reacção é espontânea e o equilíbrio esta dirigido no lado direito

Se keq<1 diz se que a reacção é forçada e o equilíbrio esta dirigido no lado esquerdo.

Constate de equilíbrio em função da pressão (kp)

O equilíbrio pode também ser expresso em função da pressão de igual modo como vimos anteriormente, apenas substituindo concentração por pressão.

Para a reacção aA(g)+bB(g)↔cC(g)+dD(g) kp e dado por;

Onde;

pA→ Pressão de A

pB→ Pressão de B

pC→ Pressão de C

pD→ Pressão de D

Relação entre Kp e Kc

Para a reacção aA(g)+bB(g)↔cC(g)+dD(g) sabemos que;

Da equação dos gases PV=RTn podemos dizer

P=RT[]

pA=RT[A]

pB=RT[B]

pC=RT[C]

pD=RT[D]

Vamos substituir esses valores na expressão de kp

Aplicação

1.Seja dada a reacção 2A+B↔C no equilíbrio no equilíbrio pA=20atm, pB=5atm e pC=80atm determine ;

a)o valor de kp

Resolução

kp=0.04

2.Na equação 2N2O5(g)↔4NO2(g) + O2(g) qual é a relação entre kp e kc

Resolução

3.Para a reacção N2(g)+3H2(g)↔2NH3(g) decore o equilíbrio a sua temperatura de 20℃ determine o valor de kp sabendo que kc=48

Resolução


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