Sem equilíbrio químico não há reação química

Mistura equilíbrio

Bom, sem equilíbrio químico não há reação química é um post que mostra que o equilíbrio é para onde toda e qualquer reação química quer chegar. Descubra mais sobre o assunto aqui neste post.

Principais Fatos e Resumo do Equilíbrio Químico

  • Define-se equilíbrio químico como a condição dinâmica alcançada por uma reação reversível quando a reação direta e a reação inversa ocorrem simultaneamente.
  • Quando a velocidade de formação de produtos é igual a de reagentes tem-se uma reação reversível.
  • Alcance-se o equilíbrio quando a velocidade para formar produto é igual para formar reagentes.
  • Utiliza-se a  constante de equilíbrio para determinar se uma reação está em equilíbrio, para calcular as concentrações no equilíbrio e para estimar se uma reação favorece os produtos ou reagentes no equilíbrio.
  • Princípio de Le Châtelier: se uma reação química está em equilíbrio e experimenta uma mudança na pressão, temperatura ou concentração de produtos ou reagentes, o equilíbrio se desloca na direção oposta para compensar a mudança.

A relação equilíbrio químico e reação

Bom! Quando pensamos em uma reação química, estamos pensando que um ou mais componentes se juntam para formar uma nova substância. Opa! Em princípio você tem razão em pensar dessa forma. Mas, tenho que falar para você que existem outras coisas envolvidas. 

Por exemplo, até quando duas substâncias reagem. Se você está pensando até 100% você está pensando errado. Uma das definições que descobrir quando estava estudando é que todo e qualquer reação caminha para um estado de equilíbrio.

Aqui, devo falar para você que caminhar para o equilíbrio não significa 100%. Pode ser, por exemplo, 0,001%.

Então, afinal de contas o que é uma equilíbrio químicos?

Equilíbrio químico é uma condição no curso de uma reação química na qual não ocorre nenhuma alteração nas quantidades de reagentes e produtos. Ou seja, toda e qualquer reação química caminha para um estado em que produtos e reagentes permanecem com suas concentrações inalteradas.

No equilíbrio, as duas reações opostas tem a mesma velocidade e, portanto, não há alteração nas quantidades de substâncias envolvidas. Neste ponto, a reação pode ser considerada estacionária ou concluída; mas especificamente reversível.

Na figura abaixo, estamos mostrando para você uma reação que atingiu o estado de equilíbrio.

Representando o equilíbrio química com a matemática

Bom,  você pode representar as condições que dizem respeito ao equilíbrio com uma formulação quantitativa. Por exemplo, para a reação reversível você deve escrever da seguinte forma: A+B ⇋ C + D.

Então, no lado direito você tem que a velocidade da reação é r1.  Ou seja, você pode representar matematicamente como r1 = k1(A)(B). Aqui, tivemos que usar os princípios da lei da ação de massa. Bom,  k1 é a velocidade de reação constante e o símbolo entre parêntesis representa a concentração dos reagentes. Por outro lado, você representa a velocidade da reação à esquerda da seguinte forma: r2, é r2 = k2(B) (C). No equilíbrio, r1 = r2, portanto:

    \begin{displaymath}k_1(A)_e(B)_e =k_2(C)_e(D)_e\end{displaymath}

ou

    \begin{displaymath}k_1/ k_2=(C)_e(D)_e/(A)_e(B)_e=K.\end{displaymath}

Na prática, você usa a seguinte fórmula matemática para os equilíbrios químicos:

    \begin{displaymath}k=\frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}\end{displaymath}

Então, na parte você usa a constante de equilíbrio para:

  • Determinar se uma reação está em equilíbrio.
  • Calcular as concentrações no equilíbrio.
  • Estimar se uma reação favorece produtos ou reagentes no equilíbrio.

O princípio de Le Châtelier

Agora, para alcançar a condições de equilíbrio em uma reação você deve manter a concentração, temperatura e pressão constantes. O que significa isso na prática? Então, se você conduz uma reação na temperatura de 25 oC e um pressão, por exemplo, de um 1 atm, você não pode mudar essa condição. Há, mas se eu mudar. 

Bom, se você mudar pelos menos uma dessas condições, você mudará a condições de equilíbrio. Ou seja, você perturbou a condição de equilíbrio. Nesse caso, tanto o reagente quanto o produto irão naturalmente procurar uma nova condições de equilíbrio.

Esse comportamento que acabei de descrever para você é chamado de princípio de Le Chatelier. Esse princípio ele é muito importante, porque podemos por exemplo usá-lo para evitar ou acelerar reações químicas. 

Le Châtelier na garrafa de refrigerante

Bom, vamos dar um exemplo para você. Então, o princípio de Le Châtelier é aplicado no caso de uma garrafa de refrigerante. Em todas as garrafas de refrigerantes é injetado gás carbônio (CO2). Ao entrar em contato com água do refrigerante ocorre a formação de ácido carbônico:

CO2 + H2O  ⇋ H2CO3

Assim, em uma garrafa de refrigerante há permanentemente a decomposição/formação H2CO3; Ou seja fica água e CO2 em equilíbrio o tempo todo. Só que aqui tem um detalhe, as fábricas de refrigerante injetaram o CO2 a alta pressão. Dessa forma, temos um sistema em equilíbrio em uma determinada pressão. 

Quando você abre a garrafa de refrigerante, você escuta aquela som. Então, alguém diz a você tome logo ou tampe logo o refrigerante senão ele perde o gás. Se você pensa em equilíbrio, já deve ter notado que ao abrir a garra de refrigerante, você liberou o gás CO2. E ai o que aconteceu com o equilíbrio entre a água e CO2 para formar H2CO3? Bom, ele continua mas não com a pressão que estava anteriormente. Agora a pressão que a água, CO2 e H2CO3 é menor mas o equilíbrio continua em outra condição. Bom, esse é o princípio de Le Châtelier.

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Fonte: 

A Level Chemistry

Britânica

Equilíbrio Química – EbooK Genilson Pereira Santana

 

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