Equilíbrio Homogêneo e Heterogêneo e Determinação da

Aula: 03
Temática: Equilíbrio Homogêneo e Heterogêneo e
Determinação da Constante de Equilíbrio
Hoje você vai aprender quando uma substância está em
equilíbrio homogêneo e heterogêneo. Acompanhe!
Equilíbrio homogêneo e heterogêneo
O equilíbrio químico, onde todas as substâncias que fazem parte de um
sistema são de mesma fase ou estado físico, é chamado de equilíbrio homogêneo. Se uma substância está em uma fase distinta de outras dizemos
que ela está em equilíbrio heterogêneo.
Por exemplo, citamos a pressão exercida por um vapor no momento em
que ele está em um estado de equilíbrio dinâmico com seu líquido (líquido
↔ vapor), neste instante coexiste duas fases no sistema. A pressão de
vapor da água está representada como um equilíbrio dinâmico heterogêneo entre a água no estado líquido e a água em vapor, que pode ser representada da seguinte maneira:
H2O(l) ↔ H2O(g)
Uma solução saturada com sal é outro exemplo de equilíbrio heterogêneo,
pois o sal (sólido) coexiste com os seus íons na solução aquosa:
CaCl2(s) ↔ Ca2+(aq) + 2Cl– (aq)
Considere a decomposição térmica do calcário, CaCO3:
CaCO3(s) ↔ CaO(s) + CO2(g)
Esta concentração de CO2 está dependente somente da temperatura, mas
não das quantidades de CaCO3 e CaO, assim o equilíbrio é heterogêneo.
Pelo processo Haber, na síntese de amônia, a partir de nitrogênio e hidrogênio, é explicado denotadamente o equilíbrio homogêneo:
N 2(g) + 3 H2(g) ↔ 2NH3(g)
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QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA I
Determinação da constante do equilíbrio
A noção da constante de equilíbrio de uma reação química permite prever e
interpretar várias características da composição do sistema em equilíbrio.
A dimensão de K indica a “posição” de um equilíbrio químico, denota, se
os reagentes ou se os produtos são beneficiados no equilíbrio.
Estar ciente das propriedades de K auxilia na interpretação de transformações na composição, resultante de diferenças nas condições da reação,
pode ser a temperatura ou pressão.
Usamos estas aplicações para discutir sobre solubilidade, bases e sais,
comportamento de ácidos e passagem de reações de óxido-redução.
Acompanhe as etapas do cálculo da constante de equilíbrio:
Escreva a equação química balanceada e faça o seguinte:
1) Estabeleça uma tabela de equilíbrio, demonstrando as concentrações
molares iniciais de cada substâncias que formam parte da reação. Nesta
etapa é que o químico organiza o sistema da reação, ou seja, decide sobre
a quantidade e a substância que será colocada no recipiente. Nas misturas, concentrações molares são relativas a 1 moL.L–1 e pressões relativas
a 1 atm.
Nos líquidos puros e sólidos, as concentrações molares se igualam todas a 1.
2) Escreva as variações nas concentrações molares necessárias para que
a reação obtenha o equilíbrio.
Comumente as alterações são desconhecidas, então se definimos uma
delas como x e por meio da estequiometria da reação, expressamos as
outras alterações em função do x.
3) Escrevemos as concentrações molares de equilíbrio, inserindo as alterações na concentração (etapa 2) para a concentração inicial de cada uma
das substâncias (da etapa 1).
Lembre-se sempre que embora uma variação na concentração seja positiva (um aumento) ou negativa (um decréscimo), o valor da concentração
deve ser sempre expressado positivamente.
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4) Utilize o quociente da reação e a constante de equilíbrio ao determinar o
valor da concentração molar não conhecida no equilíbrio.
Nesta etapa, as concentrações de equilíbrio encontradas na etapa 3 são
suprimidas no quociente da reação. Pelo fato do valor do quociente da
reação (Qc) no equilíbrio ser a constante de equilíbrio Kc, a expressão
encontrada pode ser resolvida para encontrar o valor de x. O mesmo procedimento pode ser feito para encontrar as composições em termos de
pressões parciais.
Uma mistura consiste de 0,5 mol N2 / L e 0,8 mol H2 / L em um recipiente e
reage alcançando o equilíbrio. Neste equilíbrio, a concentração da amônia
é 0,150 mol.L–1. Encontre o valor da constante de equilíbrio para:
N 2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)
Solução: Necessitamos saber se as concentrações de equilíbrio de cada
uma das substâncias na mistura estão reagindo e então, substituir tais
valores no quociente da reação (Qc).
Pelo fato de que são conhecidas as concentrações molares iniciais de cada
um dos reagentes (etapa 1; inicialmente não existe amônia presente) e ser
conhecido o acréscimo na concentração molar de equilíbrio do produto
(etapa 2), a diminuição na concentração molar de cada um dos reagentes
deve ser calculado por meio da estequiometria da reação. Estabelecemos
assim a tabela de equilíbrio:
• Equação de equilíbrio:
N 2 + 3H2 ↔ 2NH3
• Espécies:
N2
H2
NH3
• 1ª Etapa: Concentração inicial, mol.L–1
0,500 0,800 0
• 2ª Etapa: Variação na concentração, mol.L–1
-1/2(0,150) 3/2(0,150) +0,150
• 3ª Etapa: Concentração no equilíbrio, mol.L–1
0,425 0,575 0,150
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4ª Etapa: Para encontrar a constante de equilíbrio, os valores das concentrações no equilíbrio da etapa 3 são fixados no quociente da reação:
2
[N H3 ]
QC 
3
[N2 ][H2 ]
KC 
KC
(no equilíbrio)
2
[0 ,1 5 0 ]
 0 ,2 7 8
3
0 , 4 2 5  (0 ,5 7 5 )
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