Equilíbrio Químico


O equilíbrio químico é um fenômeno que acontece nas reações químicas reversíveis entre um reagente e um produto.

Ele ocorre quando atingem um ponto de equilíbrio onde a velocidade das reações direta e inversa ficam iguais.

Gráfico do equilíbrio químico

O equilíbrio químico é medido por duas grandezas: o grau de equilíbrio e a constante de equilíbrio.

Reações Químicas Reversíveis

Lembre-se que a maior parte das reações ou fenômenos químicos são reversíveis. Assim, nas reações diretas os reagentes formam produtos (reagentes → produtos). Já nas reações inversas os produtos formam reagentes (produtos → reagentes).

Exemplo de Equação Química: 2H2 + O2 → 2H2O

No primeiro membro (antes da seta) aparecem os reagentes, ou seja, as substâncias que entram na reação.

No segundo membro (depois da seta) estão os produtos, isto é, as substâncias que foram formadas pela reação.

Já numa reação reversível ela pode ocorrer nos dois sentidos:

N2 + 3H2 ↔ 2NH3

No exemplo acima, a reação direta ocorre da esquerda para a direita; e a reação inversa, da direita para a esquerda.

Obs: As reações reversíveis podem ser demostradas por duas flechas em sentidos opostos:

Reação Reversível

Grau de Equilíbrio

O grau de equilíbrio (α) é a uma grandeza que caracteriza o equilíbrio químico. Ele corresponde ao rendimento de uma reação química por meio da relação entre o reagente e a quantidade de mols desse reagente.

Dessa forma, o grau de equilíbrio indica a porcentagem em mols de uma substância até atingir o equilíbrio químico.

Note que quanto maior for o grau de equilíbrio, maior a chance da reação atingir o equilíbrio. Essa grandeza é dada pela seguinte expressão:

Grau de Equilíbrio

Leia também: Número de Mol e Massa Molar.

Constante de Equilíbrio

A constante de equilíbrio (Kc) é uma grandeza que caracteriza o equilíbrio químico de uma reação.

Foi estabelecida em 1864 pelos cientistas noruegueses: Cato Maximilian Guldberg e Peter Waage.

Ambos elaboraram a teoria que ficou conhecida como “Lei de Ação das Massas” ou “Lei de Guldberg-Waage”.

Assim sendo, eles analisaram os aspectos cinéticos das reações químicas e as soluções em equilíbrio dinâmico. Para eles, no equilíbrio químico as taxas de reação de um sentido de reação e seu inverso devem ser iguais.

A constante de equilíbrio pode ocorrer em sistemas homogêneos e heterogêneos;

  • Homogêneos: os reagentes e os produtos formam um sistema homogêneo.
  • Heterogêneos: os reagentes e os produtos formam um sistema heterogêneo.

Exemplo:

Dada a reação: A + B ↔ C + D, temos:

V1 = K1 [A] [B] (velocidade da reação direta)
V2 = K2 [C] [D] (velocidade da reação inversa)

No equilíbrio, temos que V1 = V2

Logo,

K1 [A] [B] = K2 [C] [D]

Sendo assim, essa grandeza pode ser calculada pela fórmula:

Constante de equilíbrio

Onde, os numeradores C e D são os produtos; e os denominadores A e B, são os reagentes da reação.

Exemplo: N2 + 3H2 ↔ 2NH3

Exemplo de constante de equilíbrio

Deslocamento do Equilíbrio Químico

O deslocamento de equilíbrio corresponde a uma alteração da velocidade de uma reação direta ou inversa. Esse processo provoca modificações nas concentrações das substâncias (reagentes e produtos) envolvidas na reação.

O resultado desses deslocamentos gera um novo estado de equilíbrio no sistema químico. Além da concentração, a pressão e a temperatura influenciam nesse processo.

O deslocamento pode ocorrer de duas maneiras:

Reações deslocadas para a direita: quando a velocidade da reação direta aumenta.

Deslocamento para a direita

Reações deslocadas para esquerda: quando a velocidade da reação inversa aumenta.

Deslocamento para a esquerda

O deslocamento da reação está intimamente relacionado com o “Princípio de Chatelier” que postula:

Quando um fator externo age sobre um sistema em equilíbrio, este se desloca, sempre no sentido de minimizar a ação do fator aplicado.”

Leia também:

Exercícios de Vestibular com Gabarito

1. (Cefet-PR) Com relação ao equilíbrio químico, afirma-se:

I. O equilíbrio químico só pode ser atingido em sistema fechado (onde não há troca de matéria com o meio ambiente).
II. Num equilíbrio químico, as propriedades macroscópicas do sistema (concentração, densidade, massa e cor) permanecem constantes.
III. Num equilíbrio químico, as propriedades microscópicas do sistema (colisões entre as moléculas, formação de complexos ativados e transformações de umas substâncias em outras) permanecem em evolução, pois o equilíbrio térmico é dinâmico.

É (são) correta(s) a(s) afirmação(ões):

a) Somente I e II.
b) Somente I e III.
c) Somente II e III.
d) Somente I.
e) I, II e III.

Alternativa e

2. (PUC-RS) Um equilíbrio envolvido na formação da chuva ácida está representado pela equação:

2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g)

Em um recipiente de 1 litro, foram misturados 6 mols de dióxido de enxofre e 5 mols de oxigênio. Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio; o número de mols de trióxido de enxofre medido foi 4. O valor aproximado da constante de equilíbrio é:

a) 0,53
b) 0,66
c) 0,75
d) 1,33
e) 2,33

Alternativa d

3. (UFPE) O ferro metálico pode ser extraído de seus minérios, segundo o equilíbrio abaixo:

FeO (s) + CO (g) ↔ Fe (l) + CO2 (g) ΔH > 0

O deslocamento da reação, no sentido da obtenção de ferro metálico, pode ser feito através de:

a) aumento da quantidade de FeO.
b) aumento da pressão parcial de CO2.
c) resfriamento da mistura para solidificar o ferro líquido.
d) aumento da pressão parcial de CO.
e) agitação da mistura para liberar os gases formados.

Alternativa d