Fatores que afetam o Equilíbrio das Reações Químicas

Apresentação

Você sabia que os equilíbrios químicos regulam vários processos naturais? Todas as reações químicas acontecem consumindo reagentes e formando produtos. No entanto, a maioria delas nunca chega até o fim, pois os produtos podem também reagir entre si e formar novos produtos, ou, no caso mais comum, voltar a formar os reagentes. O equilíbrio químico está presente em muitos lugares, tais como: corpo humano, solo, plantas, etc. Para você obter maiores informações, acesse este conteúdo.

OBJETIVOS
  • Compreender o conceito de equilíbrio químico.
  • Entender sobre a reversibilidade das reações químicas.
  • Verificar quais fatores afetam o equilíbrio das reações químicas.

Ficha técnica

Unidades didáticas às quais este conteúdo pode pertencer:
  • Físico-Química
Outros conteúdos que podem se relacionar a este:
  • Cinética química
  • Termodinâmica química
Níveis de ensino apropriados:
  • Ensino Fundamental
  • Ensino Médio

Créditos

Autores:
Coordenação pedagógica: Profª. Dr. Valeria Iensen Bortoluzzi
Coordenação técnica: Prof. Ms. Iuri Lammel
Orientação pedagógica:
Instituição: Centro Universitário Franciscano (UNIFRA)
Data de publicação: Maio de 2013
Local: Santa Maria, RS
Como citar este conteúdo:
MAIS UNIFRA. Fatores que afetam o Equilíbrio das Reações Químicas. Santa Maria, RS: Unifra, 2013. Online. Disponível em: http://maisunifra.com.br/conteudo/fatores-que-afetam-o-equilibrio-das-reacoes-quimicas/.

Bibliografia

Bibliografia que embasa este conteúdo:
  • USBERCO, J., SALVADOR, E. Química Essencial. São Paulo: Saraiva, 2001.
  • FERREIRA, L.H; HARTWIG, D.H.; FILHO, R.C.R. Le Chatelier, Química Nova na Escola, v. 5, 1997.
  • LISBOA, J. C. F. Química, 2º ano: Ensino Médio. São Paulo: Edições SM, 2010.

Espaço do professor

Olá, professor!
A seção Ideias e Propostas tem você como foco, ao fornecer sugestões de trabalho, em diferentes contextos, com os conteúdos que você encontra no MAIS Unifra. O documento que você vai acessar não é um plano de aula, por isso não pode substituir seu planajemento pessoal. Mas você poderá ter boas ideias a partir das nossas.
Aproveite este espaço e bom trabalho!

Introdução

Para compreender bem o equilíbrio químico, vamos usar uma reação bem simples, como a do iodo gasoso (I2) com o gás hidrogênio (H2). Os químicos costumam escrever as reações químicas de forma simplificada, por meio de equações como a descrita abaixo:

Primeiro, vamos entender o que ela tentar representar. Na reação acima, a molécula composta por dois átomos de hidrogênio e a molécula composta por dois átomos de iodo estão no mesmo frasco. Elas estão no estado gasoso, o que quer dizer que há grande espaço entre elas e que é possível que elas se movam por grandes distâncias.

A seta com duas pontas representa que uma molécula de hidrogênio encontra uma molécula de iodo e que, quando as duas colidem com força e da maneira certa, as ligações entre hidrogênios e entre iodos se desfaz e novas ligações químicas surgem, agora entre um hidrogênio e um iodo (molécula de HI).

Quando lemos a seta no sentido da direita para a esquerda, dizemos que duas moléculas de HI se encontram e colidem com força e orientação espacial adequada, as ligações H-I se rompem e formam-se novamente as ligações H-H e I-I.

Mas, o que isso nos ensina sobre equilíbrio químico?

Ensina que toda reação, como a descrita acima, pode acontecer nos dois sentidos. Tanto no sentido de desfazer ligações entre reagentes (H-H e I-I) quanto no sentido de refazer as ligações que foram anteriormente quebradas (H-I se transformando em H-H e I-I).

E o que seria essa “maneira certa” de colidir? Imagine que o H2 e o I2 são duas moléculas lineares e que só haverá quebra de suas ligações quando elas colidirem corpo a corpo, como se elas se batessem de frente, o “peito” de uma molécula colidindo com o “peito” da outra. Se elas baterem as “cabeças”, como se fossem duas cabras, dificilmente as ligações químicas se romperão para dar origem ao(s) produto(s). Veja a imagem ilustrativa na sequência:

Outro ponto a considerar no estabelecimento de um equilíbrio químico é a velocidade com que as reações direta (H2 e I2 sendo consumidos para formar HI) e inversa (HI sendo consumido para formar H2 e I2 novamente) acontecem. Enquanto uma for mais rápida do que a outra, não haverá equilíbrio químico. Somente quando as duas velocidades se igualarem é que o equilíbrio químico estará estabelecido. A animação a seguir ilustra melhor essa explicação.

Ocorrerá equilibrio químico quando houver uma igualdade nas velocidades das reações direta e inversa, como pode ser observado no gráfico abaixo:

Como equilíbrio e velocidade de reações estão ligados, há que se considerar fatores que os afetam, tais como concentração, temperatura e pressão total. Vamos aprender mais sobre esses fatores? As próximas páginas tratam desses temas.

Efeito da concentração no equilíbrio químico

A concentração é a quantidade de substância em um determinado volume. Normalmente, a concentração é expressa pelo número de moléculas por litro (mais precisamente em mol/l). Quanto uma reação inicia, não há nenhuma quantidade de produto presente e sua concentração é zero. As concentrações de reagentes estão nos seus valores máximos, porque quem montou o experimento assim determinou.

Voltemos à reação entre hidrogênio e iodo: Digamos que

O que aconteceu com as concentrações após algum tempo? As concentrações de H2 e de I2 diminuiram, enquanto que a concentração de HI aumentou. Dizemos que a reação está em andamento, pois ainda há reagente disponível para que ocorra a reação. No entanto, a quantidade de HI no sistema após algum tempo deixa de ser nula e chega um momento em que há quantidade suficiente dela para que ocorram colisões entre moléculas de HI. Essas colisões podem levar à produção de H2 e de I2 novamente.

Quando a concentração de HI aumenta o suficiente, as concentrações de H2 e de I2 não diminuem mais e nem a de HI sofre incrementos. Diz-se que o equilíbrio químico foi estabelecido.

Se, por acaso, o experimentador resolver adicionar mais reagente ou remover produto, dizemos que um “agente externo” introduziu uma “perturbação” no sistema. Quando uma perturbação é introduzida, o equilíbrio químico deixa de existir e as moléculas vão reagir de forma a diminuir a perturbação.

Você sabia?

O cheiro desagradável de peixes mortos é devido à formação de várias substâncias, dentre elas, a metilamina que, na presença de água, forma o equilíbrio químico: H3CNH2(g) + H2O(l) H3CNH3 + (aq) + OH-(aq)

Onde:

H3CNH2(g) representa a metilamina no estado gasoso,
H2O(l) é água no estado líquido,
H3CNH3 + (aq) é o íon metilamínio e
OH-(aq) é o íon hidróxido, ambos dissolvidos em água.

Para minimizar o odor, podemos adicionar limão ou vinagre (que são ácidos), que reagirá com a hidroxila (OH- que é básica), formando água e diminuindo a concentração de íons OH-, deslocando, desta forma, o equilíbrio para a direita no sentido de compensar a perda de OH- removido do meio pelo ácido. Como efeito colateral, a metilamina reage com a água para formar mais hidroxila (OH-) e sua concentração é diminuída, diminuindo o cheiro de peixe.

Resumindo: A adição de um componente (reagente ou produto) irá deslocar o equilíbrio no sentido de consumi-lo. A remoção de um componente (reagente ou produto) irá deslocar o equilíbrio no sentido de regenerá-lo.

Efeitos das variações na temperatura

Um aumento na temperatura favorece a reação no sentido endotérmico. Uma diminuição na temperatura favorece a reação no sentido exotérmico.

Por que a amônia (NH3) é uma das substâncias mais importantes da indústria? Sua síntese proporcionou ao seu descobridor um Prêmio Nobel de Química, em 1918. A grande relevância dessa substância deve-se ao fato de ela ter inúmeras aplicações, entre elas, na fabricação de fertilizantes, ácido nítrico e nitratos.
O químico Fritz Haber desenvolveu, em 1912, o processo para sintetizar amônia diretamente a partir do gás nitrogênio (N2) e do gás hidrogênio (H2). O processo, chamado Haber-Bosch, homenageia também o engenheiro Karl Bosch, que desenvolveu o equipamento para produção industrial.

Influência na Variação da Pressão Total

As variações de pressão só afetam os componentes gasosos da reação em que o número de mols dos gases entre os produtos e reagentes são diferentes de zero.

Um aumento na pressão total (redução de volume) desloca o equilíbrio no sentido do menor número de mols gasosos.

Uma diminuição na pressão total (aumento de volume) desloca o equilíbrio no sentido do maior número de mols gasosos.

Atividades

MAIS

Objetos de Aprendizagem

miniatura_qui_atividades-equilibrio
Atividades sobre fatores que afetam o equilíbrio das reações químicas
Atividades de fixação sobre "fatores que afetam o equilíbrio das reações químicas".
Tipo da mídia:
miniatura_qui_efeito-pressao
Efeito da pressão
Simulação de experimento sobre influência da variação da pressão total no equilíbrio das reações químicas.
Tipo da mídia:
miniatura_qui_temperatura-equilibrio
Efeito da Temperatura no Deslocamento do Equilíbrio
Simulação: um aumento na temperatura favorece a reação no sentido endotérmico. Uma diminuição na temperatura favorece a reação no sentido exotérmico.
Tipo da mídia:
miniatura_qui_hexaaquocobaltato-tetraclorocobaltato
Equilíbrio Hexaaquocobalto (II) - Tetraclorocobaltato (II)
Simulação de experimento do deslocamento de equilíbrio dos íons hexaaquocobaltato (II) pelo aumento da concentração de íons cloreto no sistema, formando tetracloro ...
Tipo da mídia:
miniatura_qui_estado-equilibrio
Estado de equilíbrio
Equilíbrio químico nas reações direta e inversa entre H2 e I2. Enquanto uma for mais rápida do que a outra, não haverá equilíbrio químico. Somente quando as duas ...
Tipo da mídia:
miniatura_qui_velocidade-equilibrio
Velocidades e equilíbrio
Ocorrerá equilibrio químico quando houver uma igualdade nas velocidades das reações direta e inversa
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ComentáriosFórum

2 Respostas para Fatores que afetam o Equilíbrio das Reações Químicas

  1. O objeto virtual de aprendizagem é muito interessante, pois, muito além de fornecer a resposta correta, fornece uma explicação, o que acredito ser de grande valia, pois permite raciocinar acerca do problema e entender o porque da solução. Acredito que a existência objetos virtuais como este auxiliam no processo de ensino-aprendizado. Ótimo trabalho!

  2. Este objeto virtual é muito interessante, pois além de ser de fácil entendimento, supre em partes o laboratório, ajudando a compreender os fatores que afetam o equilíbrio das reações químicas, como temperatura e pressão, de uma forma dinâmica e compreensível. Enfim um ótimo objeto de aprendizagem!

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