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Equilíbrio e Espontaneidade Universidade Estadual de Feira de Santana Departamento de Exatas Disciplina: EXA 414- Físico- Química I Curso: Engenharia de Alimentos Docente: Vânia Rastelly Componentes: Camylla Carneiro Carolina Gaspar Dilliany Adorno Nilmara Matias Equilíbrio Químico • Situação em que a proporção entre as quantidades de reagentes e produtos em uma reação química se mantém constante ao longo do tempo. • Teoricamente, toda a reação química ocorre nos dois sentidos: Reversibilidade de reações químicas • Velocidade das reações direta e inversa em função do tempo: Concentração das substâncias envolvidas em função do tempo: Obs.: Quando uma reação atinge o equilíbrio ela não pára, continua se processando, porém tanto a reação direta como a inversa ocorrem à mesma velocidade, e desse jeito a proporção entre os reagentes e os produtos não varia, ou seja, estamos na presença de um equilíbrio dinâmico. Lei da ação das massas Segundo Guldberg e Waage: “A velocidade de uma reação química é proporcional as concentrações molares das substâncias reagentes”. Lei da ação das massas • Considerando a reação geral (perfeitamente reversível): A + B ⇄ C + D • Velocidade da reação direta = k.[A].[B] Velocidade da reação inversa = k’.[C].[D] Lei da ação das massas • Considerando a reação geral: aA + bB + ... ⇄ lL + mM + ... • Velocidade da reação direta = k. [A]a.[B]b Velocidade da reação inversa = k’. [L]l.[M]m Lei da ação das massas • Quando se alcança o equilíbrio: k. [A]a.[B]b = k’. [L]l.[M]m Sendo K a constante de equilíbrio da reação. Lei da ação das massas • Se a reação for escrita em sentido oposto: lL + mM + ... ⇄ aA + bB + ... • Logo, a constante de equilíbrio é dada por: Constante de equilíbrio • Considerando a reação reversível: aA + bB cC + dD A constante de equilíbrio K é definida como: Considerando a, b, c e d os coeficientes estequiométricos das espécies A, B, C e D. ba dc BA DC K ][][ ][][ Constante de equilíbrio Kc N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 31 2 ]H2[]N2[ ]NH3[ Kc Constante de equilíbrio Kp 2 2 3 H 3 N NH 2 P.P P PK N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) Entropia  A entropia é uma grandeza associada ao grau de desordem. Ela mede a parte da energia que não pode ser transformada em trabalho. • Surgiu no seguimento de uma função criada por Clausius a partir de um processo cíclico reversível. Sendo Q o calor trocado entre o sistema e sua vizinhança e T a temperatura absoluta do sistema, em todo processo reversível a integral de curva de só depende dos estados inicial e final, sendo independente do caminho seguido. , sendo Q reversível Entropia • Os dois postulados seguintes constituem a Segunda Lei: 1- Quando um processo é feito reversivelmente → equilíbrio, a variação de entropia no universo do processo é zero; 2 – Para processos que se passam irreversivelmente, isto é, fora do equilíbrio e, portanto, espontaneamente, a entropia no universo do processo aumenta. Uma medida conveniente da força motriz de uma reação: A energia Livre • A energia livre, estabelece a verdadeira medida da afinidade química sob condições de temperatura e pressão constantes; • Indica a direção espontânea de uma reação; • A energia livre de Gibbs mede a capacidade que um sistema possui de realizar trabalho Energia de Gibbs: Indicador de espontaneidade • Se ΔG é positivo (ΔG > 0)  processo não espontâneo; • Se ΔG é zero (ΔG = 0)  o processo está em equilíbrio; • Se ΔG é negativo (ΔG < 0 ) processo espontâneo. Reações não Espontâneas ∆G > 0, pois Gp > Gr A reação não é espontânea. Os reagentes são favorecidos em relação aos produtos. Reações Espontâneas ∆G < 0, pois Gp < Gr A reação é espontânea. Os produtos são favorecidos em relação aos reagentes. Relação de K com ∆Gº • Como ln K = - ∆Gº/ RT, então: Se ΔG° < 0, logo K > 1; Se ΔG° = 0, logo K = 1; Se ΔG° > 0, logo K < 1. Princípio de Le Chatelier “Qualquer modificação em uma das variáveis que determinam o estado de um sistema em equilíbrio causa um deslocamento da posição de equilíbrio na direção que tende à modificação da variável considerada”. Fatores que afetam o estado de equilíbrio de um sistema • Concentração dos constituintes; • Temperatura; • Pressão; • Volume. Reacção endotérmica TT TT B A + calor o 1) Reacção exotérmica 1) Favorecido Favorecido pelo pelo arrefecimento aquecimento Síntese da amônia N2 + 3 H2 2 NH3 H = - 17 kcal/mol I - um aumento na temperatura favorece o sentido endotérmico ( ); II - um resfriamento (diminuição na temperatura favorece a síntese da amônia, ou seja, o sentido direto ( ). Efeito da pressão e do volume • A pressão só tem influência em reações em que intervêm gases; • Volume é proporcional a pressão; N2O4 (g) 2NO2 • Um aumento de pressão desloca o sistema para o sentido de haver menor número de moléculas gasosas. Particularidades da Termodinâmica em Sistemas Biológicos • Exemplo: Ao longo de um mês, um adulto produz cerca de 100000 kcal, o equivalente à combustão de 25 kg de glicose, e consome cerca de 20000 L de O2 . Tanto a concentração de glicose quanto a de oxigênio no sangue mantêm-se praticamente inalteradas. Referências • http://74.125.95.132/search?q=cache:5YDSUWcObRIJ:www.uff.br/gqi/ensino/disciplinas/givexp/chateli er.pdf+http://www.uff.br/gqi/ensino/disciplinas/givexp/chatelier.pdf&cd=1&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br • http://3.bp.blogspot.com/_gxfs6NjCfKk/SPdjI8KuNiI/AAAAAAAAABg/y9vGNJPDZ_4/s400/cerveja+2.jpg • http://quimica12mp.no.sapo.pt/pdf/Deqquim2.pdf • http://www.dfq.feis.unesp.br/docentes/NewtonII/Termodinamica_quimica.pdf • http://pt.wikipedia.org/wiki/Equil%C3%ADbrio_qu%C3%ADmico#Equil.C3.ADbrio_heterog.C3.AAneo • http://www.lce.esalq.usp.br/arquimedes/Atividade03.pdf • http://pt.wikipedia.org/wiki/Equil%C3%ADbrio_qu%C3%ADmico#Equil.C3.ADbrio_gasoso • http://www.ufpa.br/ccen/quimica/lei%20da%20acao%20das%20massas.htm • MOORE, Walter John. Fisico-quimica. Sao Paulo: Edgard Blucher, 1976. v ISBN 8521200137 v.1 • CAMARGO, Geraldo. Iniciação a Fisico-quimica Moderna. São Paulo: Livraria Nobel, 1970. • BARROW, Gordon. Fisico-quimica. São Paulo: Editorial Reverte. OBRIGADO!