(Ufrgs 2018)
Considere os dados termodinâmicos da reação abaixo, na tabela a seguir.
Com base nesses dados, considere as seguintes afirmações sobre o deslocamento do equilíbrio químico dessa reação.
I - O aumento da temperatura desloca no sentido dos produtos.
II - O aumento da pressão desloca no sentido dos produtos.
III- A adição de CO2 desloca no sentido dos reagentes.
Quais estão corretas?
Quando formos trabalhar com equações a primeira coisa que temos que fazer é balanceá-la.
Para as substâncias que não tem o coeficiente estequiométrico nós consideramos 1 mol
No lado esquerdo nós temos 1 mol de CO
se em 1 molécula de CO há 1 átomo de C, então em 2 mols de monóxido nós temos 2 mols de C.
Simples não?!
Ela tem também 1 átomo de O, então temos também 1 mol de O.
Vamos aplicar o mesmo raciocínio à molécula de dióxido de nitrogênio
1 molécula de NO2 tem 1 átomo de N, logo 1 mol de dióxido tem 1 mol de N.
Ela tem outros 2 átomos de O, então 1 mol da substância tem 2 mols de oxigênio
Resumindo, no lado esquerdo da equação
\(
\begin{cases}
1\; mol\; de\; C \\
3\; mols\; de\; O \\
1\; mol\; de\; N
\end{cases}
\)
No lado direito há 1 mol de C
3 de O
e 1 de N
As quantidades de C, N e O nos lados esquerdo e direito são iguais.
Lado esquerdo
\(
\begin{cases}
1\; mol\; de\; C \\
3\; mols\; de\; O \\
1\; mol\; de\; N
\end{cases}
\)
Lado direito
\(
\begin{cases}
1\; mol\; de\; C \\
3\; mols\; de\; O \\
1\; mol\; de\; N
\end{cases}
\)
Equação balanceada podemos prosseguir.
Agora vamos calcular o ΔH da reação.
A variação de entalpia da reação é ΔH = ΔHp -ΔHr
ΔH: variação de entalpia da reação, em J (Joule)
ΔHp: variação de entalpia dos produtos, em J (Joule)
ΔHr: variação de entalpia dos reagente, em J (Joule)
O ΔH dos reagentes é o somatório dos calores de formação de cada substância multiplicado pelo coeficiente da substância
basta aplicar exatamente o mesmo raciocínio para os produtos e o calor de formação é ΔHp = 1.(-393,5) +1.90,3
Sendo assim o ΔH da reação é
ΔH = 1.(-393,5) +1.90,3 -(1.(-110,5) +1.33,2)
ΔH = -225,9 KJ
O próximo passo é entender o que é o equilíbrio químico.
Considere o cloreto de prata, em meio aquoso o cloreto de prata forma os cátions e ânions Ag+ e Cl- digamos que em uma velocidade vd
porém parte dos íons se combinam novamente restituindo o AgCl (a uma velocidade vi)
o equilíbrio químico é atingido quando a velocidade da reação inversa é igual a velocidade da reação direta vd = vi
Agora considere a reação genérica a seguir
alguns fatores afetam o equilíbrio são eles
Concentração dos reagentes ou produtos
Temperatura
Pressão
A reação irá se deslocar no sentido de anular ou atenuar a perturbação e entrar em equilíbrio novamente, essa lei foi enunciada pelo cientista francês Henry Louis Le Chatelier e ficou conhecida como princípio de Le Chatelier.
Quando se provoca uma perturbação em um sistema em equilíbrio, este se desloca no sentido que tende a anular essa perturbação, procurando se ajustar a um novo equilíbrio.
Vejamos como cada um deles afeta o sistema.
CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES OU PRODUTOS
Se a concentração dos reagentes ou produtos sofrer variação o equilíbrio será afetado.
Se diminuirmos a quantidade de um ou mais reagente o equilíbrio desloca-se no mesmo sentido (sentido dos reagentes, o sistema aumenta a produção dos reagentes na tentativa de voltar ao estado anterior, repor o que foi removido)
o mesmo vale para os produtos
Porém se aumentarmos a quantidade/concentração de um deles deslocamos o equilíbrio no sentido contrário, isto é se aumentarmos os reagentes (ou parte deles) deslocamos o equilíbrio no sentido dos produtos
e se aumentarmos os produtos deslocamos o equilíbrio no sentido dos reagentes1
TEMPERATURA
Uma reação em equilíbrio sempre tem 2 direções a direta (para direita) e a inversa (para esquerda)
e para uma reação acontecer ela libera (exotérmica) ou absorve calor (endotérmica), se a reação direta for exo, a inversa será endotérmica e se a reação direta for endo, a inversa será exotérmica
Se aumentarmos a temperatura estaremos favorecendo a reação endotérmica, então por exemplo na primeira situação estaremos deslocando o equilíbrio para a esquerda
e obviamente se diminuirmos a temperatura favoreceremos a reação exotérmica
Uma curiosidade sobre a temperatura, ela é o único fator que pode alterar o valor de kc ou kp.
O ΔH da reação indica a energia liberada ou absorvida pela reação direita, se ele for negativo significa que ela liberou energia (reação exotérmica), se for positivo significa que ela absorveu energia (reação endotérmica).
PRESSÃO
Em reações com presença de gás o aumento na pressão desloca o equilíbrio no sentido de menor volume, enquanto que a diminuição desloca o equilíbrio no sentido de maior volume, vamos exemplificar, considere a reação
no lado esquerdo temos 4 mols de gás, no lado direito temos apenas 2
o volume dos reagentes é maior que dos produtos, sendo assim um aumento na pressão desloca o equilíbrio no sentido dos produtos (menor volume)
diminuindo-a o equilíbrio será deslocado no sentido dos reagentes (maior volume)
E se os volumes nos reagentes e produtos forem iguais? Neste caso a mudança de pressão não desloca o equilíbrio para nenhum dos lados.
No lado esquerdo nós temos 2 mols de gás (para as substâncias que não tem coeficiente estequiométrico nós consideramos 1 mol de cada)
e no lado dos produtos também temos 2 mols de gás
volumes iguais, alterar a pressão do sistema não afeta o equilíbrio.
Agora vamos analisar as afirmações.
I - O aumento da temperatura desloca no sentido dos produtos. ✘
A reação no sentido dos produtos é exotérmica
portanto aumentar a temperatura desloca o equilíbrio para ps reagentes
II - O aumento da pressão desloca no sentido dos produtos. ✘
Nós já vimos que a pressão não afeta o equilíbrio.
III- A adição de CO2 desloca no sentido dos reagentes. ✔
Gabarito letra c.
1: os reagentes e produtos aos quais nos referimos aqui são aqueles que afetam o equilíbrio, por exemplo, aquosos e gasosos, sólidos e líquidos puros não entram.
Deslocar o equilíbrio em um sentido pode significar consumir mais os reagentes/produtos ou produzir mais reagentes/produtos, exemplo, deslocar o equilíbrio para a direita (sentido dos produtos) significa produzir mais produtos ou consumir mais reagentes e deslocar o equilíbrio para a esquerda (sentido dos reagentes) significa produzir mais reagentes ou consumir mais produtos.
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