O documento discute diferentes tipos de reações químicas. Ele explica que reações completas convertem totalmente reagentes em produtos, enquanto reações reversíveis podem ocorrer em ambos os sentidos com rendimentos menores que 100%. A constante de equilíbrio de uma reação depende das concentrações ou pressões parciais dos componentes quando as velocidades direta e inversa são iguais.

1. Reações completas ou irreversíveis São reações nas quais os reagentes são totalmente convertidos em produtos, não havendo “sobra” de reagente, ao final da reação ! Exemplo: HCl (aq) + NaOH (aq)  NaCl (aq) + H 2 O (l) Essas reações tem rendimento 100 % ! EQUILÍBRIO QUÍMICO

2. Reações incompletas ou reversíveis São reações nas quais os reagentes não são totalmente convertidos em produtos, havendo “sobra” de reagente , ao final da reação ! Essas reações tem rendimento < 100 % ! EQUILÍBRIO QUÍMICO Exemplo: - reações de esterificação CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

3. A reversibilidade de uma reação pode ser relacionada com o seu rendimento ! EQUILÍBRIO QUÍMICO Para a reação gasosa (com baixo rendimento) : CO + H 2 O CO 2 + H 2

4. EQUILÍBRIO QUÍMICO A mesma reação, com alto rendimento CO + H 2 O CO 2 + H 2

5. EQUILÍBRIO QUÍMICO Sob o ponto de vista da cinética química, as reações reversíveis podem ocorrer em dois sentidos (direto e inverso) representados por R P com uma velocidade direta (v direta ou v 1 ) e uma velocidade inversa (v inversa ou v 2 ).

6. EQUILÍBRIO QUÍMICO Considerando-se uma reação química genérica: aA + bB xX + yY A velocidade direta será: v 1 = k 1 [A] a [B] b a qual diminui com o passar do tempo. A velocidade inversa será: v 2 = k 2 [X] x [Y] y que no início é nula e vai aumentanto !

7. A medida que a reação avança a velocidade direta vai diminuindo e a inversa aumentando , até o momento em que as duas tornam-se iguais e a velocidade global nula ! v direta = v inversa v 1 = k 1 [A] a [B] b e v 2 = k 2 [X] x [Y] y Esse momento é chamado de Equilíbrio Químico . EQUILÍBRIO QUÍMICO

8. EQUILÍBRIO QUÍMICO As variações de velocidade direta e inversa, até alcançar o equilíbrio, podem ser representadas pelo diagrama abaixo. equilíbrio químico

9. EQUILÍBRIO QUÍMICO Se as duas velocidades (direta e inversa) são iguais ao atingir o equilíbrio, então: v 1 = v 2 k 1 [A] a [B] b = k 2 [X] x [Y] y isolando os termos semelhantes resulta: C A a , C B b ,... = concentrações molares de A, B,... K c = constante de equilíbrio (concentrações) C A a = [A] a , ...

10. EQUILÍBRIO QUÍMICO Algumas reações e as constantes K c (em função de concentrações) Generalizando K c = [Produtos] p / [Reagentes] r Reação Constantes N 2 + 3H 2 2NH 3 K c = [NH 3 ] 2 / [N 2 ].[H 2 ] 3 PCl 5 PCl 3 + Cl 2 K c = [PCl 3 ].[Cl 2 ] / [PCl 5 ] SO 3 + 1/2 O 2 SO 3 K c = [SO 3 ] / [SO 2 ].[O 2 ] 1/2 2H 2 + S 2 2H 2 S K c = [H 2 S] 2 / [H 2 ] 2 .[S 2 ]

11. EQUILÍBRIO QUÍMICO Equilíbrio químico em reações gasosas Considere a formação da amônia, que ocorre em fase gasosa, num balão de volume V , em certa temperatura T sendo que cada gás exerce uma pressão parcial P x A pressão de cada gás pode ser calculada a partir da expressão: P = n x R T / V onde: n x / V = [X] logo: P = [X] R T [X] = molaridade ; R = constante dos gases e T = temperatura absoluta (K) N 2(g) + 3H 2(g) 2 NH 3(g)

12. EQUILÍBRIO QUÍMICO Se a reação ocorrer em fase gasosa a constante de equilíbrio pode ser expressa em função das pressões parciais exercidas pelos componentes gasosos: lembre que: P = pressão ; V = volume ; n = número de mols ; T = temperatura (K) R = constante universal dos gases = 0,082 atm.L/mol.K

13. EQUILÍBRIO QUÍMICO Cálculo da constante K c - exemplo A constante de equilíbrio será: K c = [PCl 3 ].[Cl 2 ] / [PCl 5 ] = [2,5].[2,5] / [0,5] K c = 12,5 mol/L O PCl 5 se decompõe, segundo a equação: PCl 5 PCl 3 + Cl 2 Ao iniciar havia 3,0 mols/L de PCl 5 e ao ser alcançado o equilíbrio restou 0,5 mol/L do reagente não transformado. Calcular K c .

14. EQUILÍBRIO QUÍMICO Equilíbrios em reações heterogêneas Há certas reações, nas quais se estabelece equilíbrio, em que reagentes e/ou produtos encontram-se em estados físicos distintos, como por exemplo: I - CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g) II - NH 4 Cl (s) NH 3(g) + HCl (g) Nesses casos, como a concentração dos componentes sólidos não variam, as constantes não incluem tais componentes. I - K c = [CO 2 ] e K p = P CO2 II - K c = [NH 3 ].[HCl] e K p = P HCl . P NH3