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Capítulo 14: Equilíbrio Químico Back To Chapter

14.1: Equilíbrio Dinâmico

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Chemistry

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Dynamic Equilibrium

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TRANSCRIÇÃO

Uma reação química reversível é a que a conversão de reagentes em produtos e a conversão de produtos novamente reagentes ocorrem simultaneamente. Uma seta dupla entre os reagentes e produtos significa a sua natureza reversível. Quando a taxa de formação de produtos, ou a taxa da reação de antecipação, é igual à taxa de formação de reagentes, ou a taxa da reação inversa, é alcançado o equilíbrio químico.

O equilíbrio químico é de facto, um processo dinâmico. Do exterior, o todo parece estático seja como for, a nível molecular, é altamente ativo. Considere-se a decomposição térmica do pentacloreto de fósforo.

Quando aquecido num recipiente fechado, O pentacloreto fósforo gasoso decompõe-se numa mistura de tricloreto de fósforo e gás de cloro numa reação reversível. À medida que a reação prossegue, a concentração de pentacloreto de fósforo diminui enquanto o tricloreto de fósforo e o gás de cloro aumenta. Como resultado, a taxa da reação de antecipação decresce e a da reação inversa aumenta.

Eventualmente, as taxas das reações avançadas e inversas tornan-se igual, e o sistema alcança o equilíbrio químico. Neste estado, as concentrações relativas de pentacloreto de fósforo, tricloreto de fósforo, e o cloro já não mudam. Este estado de equilíbrio é também chamado de equilíbrio dinâmico porque tanto as reações avançadas como as inversas continuam a ocorrer, mas com as mesmas taxas.

Uma vez que os reagentes e os produtos formam-se às mesmas taxas à medida que são consumidos, as suas concentrações permanecem constantes, embora não necessariamente iguais. Um equilíbrio químico é homogéneo se todos os reagentes e produtos numa dada reação reversível são na mesma fase quer gasosa ou aquosa. Num equilíbrio heterogéneo, os reagentes e produtos existem em diferentes fases.

14.1: Equilíbrio Dinâmico

Uma reação química reversível representa um processo químico que prossegue tanto na direção direta (da esquerda para a direita) como inversa (da direita para a esquerda). Quando as velocidades das reações direta e inversa são iguais, as concentrações das espécies de reagentes e produtos permanecem constantes ao longo do tempo e o sistema está em equilíbrio. Uma seta dupla especial é utilizada para enfatizar a natureza reversível da reação. As concentrações relativas de reagentes e produtos em sistemas de equilíbrio variam muito; alguns sistemas contêm principalmente produtos em equilíbrio, alguns contêm principalmente reagentes, e alguns contêm quantidades apreciáveis de ambos.

Equilíbrio Dinâmico em Reações Químicas

Considere a decomposição reversível de tetróxido de dinitrogénio incolor para produzir dióxido de nitrogénio castanho, descrita pela equação:

Eq1

Quando a reação começa (tempo = 0), a concentração do reagente N₂O₄ é finita e a do produto NO₂ é zero, pelo que a reação direta prossegue a uma velocidade finita enquanto que a velocidade da reação inversa é zero. À medida que o tempo passa, o N₂O₄ é consumido e a sua concentração diminui, enquanto que o NO₂ é produzido, e a sua concentração aumenta. A diminuição da concentração do reagente diminui a velocidade da reação direta e a concentração crescente do produto acelera a velocidade da reação inversa. Este processo continua até que as velocidades de reação direta e inversa se tornem iguais, altura em que a reação atingiu o equilíbrio. É importante enfatizar que os equilíbrios químicos são dinâmicos; uma reação em equilíbrio não “parou”", mas está a decorrer nas direções direta e inversa à mesma velocidade. Assim, em equilíbrio, as concentrações de N₂O₄ e NO₂ já não mudam porque a velocidade de formação de NO₂ é exactamente igual à velocidade de consumo de NO₂, e a velocidade de formação de N₂O₄ é exactamente igual à velocidade de consumo de N₂O₄.

Equilíbrios Homogéneos e Heterogéneos

Um equilíbrio homogéneo é aquele em que todos os reagentes e produtos (e quaisquer catalisadores, se aplicável) estão presentes na mesma fase, quer na fase aquosa quer na fase gasosa, como ilustrado nos seguintes exemplos:

Eq2

Um equilíbrio heterogéneo envolve reagentes e produtos em duas ou mais fases diferentes, como ilustrado pelo exemplo a seguir:

Eq3

Este texto foi adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 13.1 Chemical Equilibria.

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Dynamic Equilibrium Reversible Chemical Reaction Reactants Products Rate Of Formation Forward Reaction Reverse Reaction Chemical Equilibrium Thermal Decomposition Phosphorus Pentachloride Phosphorus Trichloride Chlorine Gas Concentration Relative Concentrations

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