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3. O controlo das reacções químicasU1 - Aula nº 10
Carlos Corrêa Fernando Basto Noémia Almeida Delfim Pereira
AULA nº 10
Unidade 1Capítulo 3
3. O controlo das reacções químicasU1 - Aula nº 10
SUMÁRIO
3.1 Deslocamento do estado de equilíbrio3.2 Factores que afectam o estado de
equilíbrio3.3 O Princípio de Le Chatelier
3. O controlo das reacções químicasU1 - Aula nº 10
3.1 Deslocamento do estado de equilíbrio
Qual a razão de se efectuar o “controlo” das reacções químicas?
Explosão! Aquecimento. Catalisadores. Interessa? Qual a razão? Para quê?
3. O controlo das reacções químicasU1 - Aula nº 10
Alteração do estado do sistema(por exemplo, maiores quantidades
de produtos de reacção)
Alteração da concentração dos reagentes
Alteração da temperatura
do sistema
Alteração da pressão do
sistema
S I S T E M Aem equilíbrio
S I S T E M A em equilíbrio
A + B C + D
A + B C + D
Novo estado do sistema
Novo estado do sistema
Novo estado do sistema
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3.2 Factores que afectam o equilíbrioA - Efeito da concentração
A(aq) B(aq) em equilíbrio
= Kc[A]
[B]
Adicionando um pouco de A:
Decresce; [A]
[B]
[A]
[B]= Q < Kc
O sistema vai evoluir para novo estado de equilíbrio, com Q = Kc
Não-equilíbrio
[A] diminui e [B] aumenta
[A] aumenta
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RESUMINDO
Reagentes Produtos
Se [Reagentes] aumenta
Se [Produtos] aumenta
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B – Efeito da Temperatura
Recordando:
Reacção exotérmica
Reacção endotérmica
K diminui K aumenta
Exemplos:
I2(g) 2 I(g)
T / K Kc
800 3,1 x 10-5
1200 6,8 x 10-2
H2(g) + Cl2(g) 2 HCl(g)
Endotérmica
Exotérmica
T / K 300 500 1000 Kc 4,1 x 1031 4,0 x 1018 5,1 x 108
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RESUMINDO:
Reacção endotérmica
Reacção exotérmica
Kc
Temperatura
Kc
Temperatura
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C - Efeito da pressão:
3 H2(g) + N2(g) 2 NH3(g)
4 moles de gás2 moles de gás
NH3
Quando a pressão aumenta o sistema tende a ocupar menor volume: o equilíbrio desloca-se no sentido directo (formação de NH3).
4V passa a 2V
Se a pressão diminui, o sistema desloca-se no sentido inverso.
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RESUMINDO:
a A + b B c C + d D
a + b > c + d
a + b < c + d
a + b = c + d
se ...
Quando a pressão aumenta
... o equilíbrio desloca-se ...
no sentido directo
no sentido inverso
Nenhum efeito da pressão =... no sentido dos menores volumes
Quando a pressão diminui, o equilíbrio desloca-se no sentido dos maiores volumes
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3.2 O Princípio de Le chatelier
“It is fortunate that there is a general qualitative principle, called Le Chatelier's principle, that relates to all the applications of the principles of chemical equilibrium (...) Some years after you have finished your college work, you may (unless you become a chemist or work in some closely related field) have forgotten all the mathematical equations relating to chemical equilibrium. I hope, however, that you will not have forgotten Le Chatelier's principle.”
Linus Pauling
A importância do Princípio de Le chatelier
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Quando um sistema em equilíbrio é sujeito a uma
perturbação única (como a alteração da concentração,
da temperatura ou da pressão), o equilíbrio desloca-se
no sentido que contraria essa perturbação, até se
estabelecer novo equilíbrio.
Princípio de Le Chatelier
Se a concentração de um reagente aumentar
O equilíbrio desloca-se no sentido que contraria esse aumento (consumo do reagente)
Se a temperatura aumentar
O equilíbrio desloca-se no sentido que contraria esse aumento (sentido endotérmico)
Se a pressão aumentar
O equilíbrio desloca-se no sentido que contraria esse aumento (sentido do menor volume das substâncias gasosas)
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a) Efeito da concentração
NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + HO-(aq)
NH3(aq) + Fenolftaleína
Adicionando NH4Cl(s)...
... a reacção desloca-se no sentido inverso (em oposição ao aumento de [NH4
+]) diminuindo [HO-], descorando a fenolftaleína.
...a solução descora.
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b) Efeito da temperatura
2 NO2(g) N2O4(g) H = - 57,2 kJ / mol
H
Castanho-avermelhado Incolor
O sistema contraria a diminuição da temperatura formando mais N2O4, com libertação de calor.
Reacção exotérmica
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c) Efeito da pressão
Incolor
2 NO2(g) N2O4(g)
Castanho-avermelhado
Aumentando a pressão
O sistema reagiu ao aumento de pressão diminuindo [NO2] e aumentando [N2O4] (menor número de moléculas de gás).
Menor volumeMaior volume Cu(s) + HNO3
NO2(g)
NO2(g)
Aspectos práticos
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Resumo Geral
Efeito da concentração: a A + b B c C
Efeito da pressão (p): a A(g) + b B(g) c C(g)
Efeito da temperatura (T): a A(g) + b B(g) c C(g)
Se [A] e/ou [B] aumentaSe [A] e/ou [B] diminui
Se [C] aumentaSe [C] diminui
a + b < ca + b > c a + b = c
Se p aumentaSe p diminui
Se p aumentaSe p diminui
Sem qualquerefeito
di
di d
i
di
Se T aumentaSe T diminui
Se T aumentaSe T diminui
Sem qualquerefeito
Endotérmica (H > 0] Exotérmica (H < 0] Atérmica (H = 0]
di d
i
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Em conjunto
Efeito da concentração: a A + b B c C
Efeito da pressão (p): a A(g) + b B(g) c C(g)
Efeito da temperatura (T): a A(g) + b B(g) c C(g)
Se [A] e/ou [B] aumentaSe [A] e/ou [B] diminui
Se [C] aumentaSe [C] diminui
a + b < ca + b > c a + b = c
Se p aumentaSe p diminui
Se p aumentaSe p diminui
Sem qualquerefeito
di
di d
i
di
Se T aumentaSe T diminui
Se T aumentaSe T diminui
Sem qualquerefeito
Endotérmica (H > 0] Exotérmica (H < 0] Atérmica (H = 0]
di d
i
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