Apostila Físico-Química - C

Apostila Físico-Química - C

(Parte 1 de 9)

CETÉS – Centro Educacional Técnico Suzanense

FÍSICO-QUÍMICA C Prof. IDENÉSIO RAMALHO

- Reaç ões Reversíveis21
- Constante de Equilíbrio2
- Grau de Equilíbrio23
- Deslocamento de Equilíbrio Químico (Princípio de Lê Chatelier)27
- Conc eito29
- Lei da Diluição de Ostwald30
- Efeito do íon comum32
- Efeito do Íon não-comum3
- Equilíbrio iônico na água34
- pH e pOH35
- M edidores de pH37
Conceito41
Conceito4
Eletrólise48

Reações Reversíveis

São aquelas que ocorrem nos dois sentidos (direto e inverso) simultaneamente a uma certa velocidade. Seja a reação reversível abaixo:

aA+ bB cC + dD

v2 Onde:

v1 é a velocidade da reação no sentido direto v2 é a velocidade da reação no sentido inverso

Dizemos que esta reação atingiu o equilíbrio químico quando as velocidades direta e inversa se igualaram,

v1= v2

Ou seja: Graficamente:

Velocidade v1 (direta) v2 (inversa) tempo

0te

onde:

te é o instante do equilíbrio químico (momento em que as velocidades 1 e 2 se igualaram).

a) No início da reação, ou quando t=0 v1 é máxima e v2 é zero (pois ainda não existem produtos que possam provocar a reação inversa).

b) Á medida que a reação direta vai se processando, vai havendo consumo dos reagentes para que estes se transformem nos produtos, e a velocidade na reação direta é decrescente.

c) À medida que vão se formando os produtos, estes passam a ser reagentes e a reação inversa se inicia com velocidade crescente.

d) No instante (te) em que as velocidades nos dois sentidos se igualam foi atingido o equilíbrio químico.

e) Atingir o equilíbrio químico significa dizer que o que era reagente vira produto e o que era produto vira reagente na mesma velocidade.

f) Atingir a equilíbrio químico dá uma falsa idéia de que a reação química parou de se processar. Na verdade ela continua ocorrendo nos dois sentidos sem parar. Chamamos isto de equilíbrio químico dinâmico (contrário de estático ou parado).

g) No equilíbrio químico dinâmico a concentração molar de todas as substâncias presentes não sofre alteração, ou seja, permanece constante porem não obrigatoriamente igual.

Graficamente: [ ] mol/L

[reag]

[reag] e [prod] são iguais no equilíbrio (te)

[prod]tempo
0te

[ ] mol/L [reag]

[reag] é maior que a [prod] no equilíbrio (te)

[prod]tempo
0te

[ ] mol/L

[reag] [reag] é menor que a [prod] no equilíbrio (te)

[prod]tempo
0te

Constante de Equilíbrio (Kc)

Vamos analisar o equilíbrio químico pela lei da velocidade, ou de Guldberg-Waage (ou Lei da Ação das Massas), para uma reação genérica:

aA+ bB cC + dD

para a reação direta: v1 = k1 . [ A ]a . [ B ]b para a reação inversa: v2 = k2 . [ C ]c . [ D ]d No equilíbrio as velocidades se igualam:

k1 . [ A ]a . [ B ]b= k2 . [ C ]c . [ D ]d
k1= [ C ]c . [ D ]d

Como k1 e k2 são constantes, a relação k1/k2 também é uma constante.Essa nova constante será chamada de Constante de Equilíbrio e será representada por Kc

Kc = [ C ]c . [ D ]d

onde: Kc é a Constante de equilíbrio em termos de Concentração Molar

Para Equilíbrios Químicos Gasosos

Kp= ( pC )c . ( pD )d
( pA )a . ( pB )b

onde: Kp é a Constante de Equilíbrio em termos de Pressão Parcial

Relação entre Kc e Kp

Kp= Kc . (RT)Δn

Onde:

R é a Constante Universal dos Gases (0,082 atm . L/mol . K) T é Temperatura Absoluta (Kelvin)

Δn = nprod -- nreag

Grau de Equilíbrio ( α ) É a razão entre o número de mol consumido de um certo reagente e seu número de mol inicial:

α =nº. de mol consumido
nº. de mol inicial
01) Para a reação : 2 SO2 (g)+ O2 (g) --------------- SO3 (g)
Kc= [ SO3 ]2___ e Kp = ( pSO3 )2____
[ SO2 ]2 . [ O2 ]( pSO2 )2 . ( pO2 )

Exemplo:

1 L T = 500ºC1 L

02) Considere o sistema:

PCl5 (g)2 mols PCl5 Cl2 (g) 0,4 mols de PCl5

PCl5 (g) PCl3 (g) início t = 0 equilíbrio t = 15 min

PCl5 (g)PCl3 (g) + Cl2 (g)

Reação Química:

a) No início (t=0) PCl5 se decompõe em PCl3 e Cl2, temos a reação direta.

b) À medida que são produzidos, PCl3 e Cl2 reagem entre si e formam PCl5, temos a reação inversa. c) As duas reações ocorrem simultaneamente e após 15 min tem-se o equilíbrio. Neste momento as velocidades direta e inversa se igualam e a concentração de todas as três substâncias não se altera mais.

Tabela:

1 PCl5 (g)1 PCl3 (g) + 1 Cl2 (g)
início (t=0) 2 mols0 0
REAG/FORM 1,6 mols1,6 mols 1,6 mols
n no equil. 0,4 mols1,6 mols 1,6 mols
[ ] no equil. 0,4 mol/L1,6 mol/L 1,6 mol/L

Para calcular a linha REAG/FORM utilizar a relação entre os coeficientes:

nPCl5= nPCl3 = nCl2 e [ ] no equil. = n
11 1 V
Kc= [ PCl3 ] . [ CL2 ] Kc = 1,6 . 1,6 Kc = 6,4 mol/L
[ PCl5 ]0,4

Cálculo da Constante Kc

Kp= Kc . (RT)Δn Kp = 6,4 . (0,082 . 773)1 Kp = 405,67 atm

Cálculo da Constante Kp

α =nº. de mol consumido α = 1,6 α = 0,8 ou α% = 80 %
nº. de mol inicial2,0

Cálculo do Grau de Equilíbrio (α)

Interpretação dos valores obtidos:

Kc = 1 (a concentração de produtos e reagentes no equilíbrio são iguais)

a) Valores de Kc > 1 (no equilíbrio a concentração de produtos é maior que a de reagentes) Kc < 1 (no equilíbrio a concentração de reagentes é maior que a de produtos) b) No exemplo dado, quando a reação atinge o equilíbrio predomina a concentração de PCl3 e Cl2.

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