O Equilíbrio Químico

1. INTRODUÇÃO

As reações químicas normalmente podem acontecer de várias formas. Em alguns casos, essas ocorrem de forma completa, de forma que os reagentes são consumidos durante o processo. As reações podem se classificar como irreversível, por exemplo, quando queimamos uma folha de papel, a mesma passa a não existir mais, de forma que é praticamente impossível recuperar sua forma original (SOUZA, 2017).

Berthollet (1803), define em seu livro que equilíbrio químico é como a situação em que a proporção entre os reagentes e produtos de uma reação química se mantém constante ao longo do tempo. Ou seja, o equilíbrio químico é atingido quando, as velocidades das reações direta e inversa ficam iguais.

Teoricamente, toda a reação química ocorre em dois sentidos: de reagentes se transformando em produtos, e o contrário, produtos se transformando em reagentes de volta. Em algumas reações, denominadas reversíveis, certas quantidades de produtos são formados, estes produtos tendem a dar origem aos reagentes. O conceito de equilíbrio químico se restringe às reações reversíveis.

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1. OBJETIVOS

1.  Objetivo geral

O objetivo deste trabalho é o de apresentar os principais conceitos e informações a respeito do Equilíbrio Químico, bem como sua teoria relacionada e aplicações em problemas mais comuns.

1.  Objetivos específicos

• Explicar sobre a reversibilidade das reações químicas;
• Abordar constante de equilíbrio, bem como a relação entre a velocidade da reação e a constante de equilíbrio;
• Apresentar os principais conceitos sobre equilíbrio heterogêneo e gasoso;
• Demonstrar as notáveis aplicações da teoria.

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1. DESENVOLVIMENTO

O Equilíbrio Químico ocorre quando, em uma reação reversível, a velocidade da reação direta é igual a velocidade da reação inversa. Uma vez atingido o estado de equilíbrio, as concentrações de reagentes e produtos permanecem constantes (LIMA, 2016).

Segundo PAULA (2017), inicialmente, é preciso entender que a reação química é um processo em que os reagentes se combinam e formam novas substâncias com propriedades diferentes. Nisso, algumas reações se processam, enquanto outras “param” antes de estarem completas. Esse fenômeno tem a ver com a reversibilidade da reação. Em uma reação reversível, os reagentes formam os produtos, mas os produtos reagem entre si, e regeneram os reagentes.

1.  Reversibilidade de Reações Químicas

Reações químicas dificilmente conseguem atingir toda a eficiência. Isso ocorre primariamente porque existem produtos reestabelecendo os reagentes iniciais, sendo assim, assume-se que toda reação é reversível, mesmo que essa tal reversibilidade seja quase nula.

Assim, é essa tal reversibilidade que determina, por exemplo, o rendimento de uma reação, que é a quantidade de produto em relação à de reagentes ou a força de um ácido ou de uma base, a partir da ionização e dissociação dos mesmos (LIRA, 2017).

Figura 1 – Exemplo de reação reversível

[pic 1]

Fonte: Próprio Autor, 2017

Temos como um exemplo de reação reversível a produção de amônia (NH3) a partir do gás hidrogênio (H2) e do gás nitrogênio (N2), nos quais fazem parte do Processo de Haber, na qual pode ser vista na figura 1. Nesta reação, quando as moléculas de nitrogênio e as de hidrogênio colidem entre si, existe uma chance de a reação entre essas moléculas ocorrerem, assim como quando existe a possibilidade de dissociação das moléculas de amônia, quando elas colidem entre si, reorganizando em H2 e N2.

Vale lembrar que quando uma reação atinge o seu equilíbrio ela não para. A mesma continua se processando, porém a reação direta e a inversa acontecem na mesma velocidade, assim sendo, a proporção entre os reagentes e produtos não variam.

1.  Constante de Equilíbrio

A constante de equilíbrio é um valor que relaciona as concentrações das espécies reagentes e do produto no momento em que ocorre o equilíbrio, onde Kc representa o valor das constantes de equilíbrio em uma temperatura determinada, em função da concentração das espécies em mol L-1 ou [ ] mol L-1 (SANTOS, 2016).

Segundo FOGAÇA (2016), em seu texto denominado “Lei da velocidade das reações químicas”, a velocidade de uma reação é diretamente proporcional às concentrações dos reagentes, conforme pode ser observado no caso genérico da figura 2, onde ‘v’ corresponde a velocidade da reação, ‘k’ à constante característica de cada reação e ‘α’ e ‘β’ aos expoentes que são determinados experimentalmente.

Figura 2 – Exemplo de Caso

[pic 2]

Fonte: FOGAÇA, 2017

Porém, vale salientar que se essa for uma reação elementar, ou seja, com uma etapa somente, é possível escrever esta mesma expressão da seguinte forma: . Isso significa que os coeficientes serão os respectivos expoentes na expressão (FOGAÇA, 2017).[pic 3]

Figura 3 – Exemplo de Caso

[pic 4]

Fonte: FOGAÇA, 2017

Caso estivermos lidando com uma reação reversível, que em um determinado momento se encontra em equilíbrio químico, então é possível realizar a expressão da velocidade tanto para a reação direta, como para a inversa, onde Vd corresponde a velocidade da reação direta e Vi a velocidade da reação inversa, como pode ser visto na figura 3.

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1.  Equilíbrio Heterogêneo

O equilíbrio heterogêneo é aquele no qual pelo menos uma substância está em uma fase diferente das outras (ARAUJO, 2017). Por exemplo, a pressão de vapor de um líquido é descrito como sendo a pressão exercida por um vapor quando ele está em um estado de equilíbrio dinâmico com seu líquido, conforme pode ser visto na figura 4.