Aula 11 Equilíbrio Químico e Temperatura

Aula 11

Equilíbrio Químico e Temperatura

Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Departamento Acadêmico de Química e Biologia

Dr. Tiago P. Camargo

Equilíbrio Químico

2( ) 2( ) 2 ( )

2 N

+ O

⎯ ⎯⎯ ⎯ → 2 N O

Exemplo 10.7 - Atkins

Sob certas condições o oxigênio reage com nitrogênio para gerar o óxido de dinittrogênio (N₂O).

Imagine que uma mistura de 0,482 mol de N₂ e 0,933 mol de O₂ é colocada em um balão de 10,0 L a uma temperatura de 800 K, sabendo-se que K = 3,2 x10^-28 para a reação nesta temperatura.

Calcule a composição dos gases no equilíbrio...?

j j

p V = n RT Constante R = 8,314x10

L.bar.K

.mol

N₂ O₂ N₂O

Etapa 1. Antes do equilíbrio

Etapa 2. Mudanças na pressão -2x -x +2x

Etapa 3. Pressão parcial final

Equilíbrio Químico

Em função do valor pequeno de K, já era esperado um valor pequeno de x ...

Equilíbrio Químico

Princípio de Le Chatelier: Quando uma perturbação exterior é aplicada a um sistema em equilíbrio dinâmico, ele tende a se ajustar para reduzir ao mínimo o efeito da perturbação.

aA bB + ⎯ ⎯⎯ ⎯ → cC dD + ^{   } _{   }

c d

a b

C D K = A B

Adição de reagentes → Equilíbrio deslocado para os produtos Remoção de produtos → Equilíbrio desloca para os reagentes

Equilíbrio Químico

Exemplo 10.10 - Atkins

Suponha que colocamos 3,12 g de PCl₅ em um recipiente de 500 mL e que a amostra atingiu o equilíbrio com os produtos de decomposição a 250^oC com K = 78,3 para a reação:

5( )g 3( )g 2( )g

PCl ⎯ ⎯⎯ ⎯ → PCl + Cl

Adicione 0,010 mol de Cl₂ ao balão até que o sistema atinja novamente o equilíbrio

PCl₅ PCl₃ Cl₂

Etapa 1. Antes do equilíbrio

Etapa 2. Mudanças na pressão -x +x +x

Etapa 3. Pressão parcial final

j j

p V = n RT

Equilíbrio Químico

Suponha que colocamos 3,12 g de PCl₅ em um recipiente de 500 mL e que a amostra atingiu o equilíbrio com os produtos de decomposição a 250^oC com K = 78,3 para a reação:

Equilíbrio Químico

Suponha que colocamos 3,12 g de PCl₅ em um recipiente de 500 mL e que a amostra atingiu o equilíbrio com os produtos de decomposição a 250^oC com K = 78,3 para a reação:

Equilíbrio Químico

Exemplo 10.10 - Atkins

Suponha que colocamos 3,12 g de PCl₅ em um recipiente de 500 mL e que a amostra atingiu o equilíbrio com os produtos de decomposição a 250^oC com K = 78,3 para a reação:

5( )g 3( )g 2( )g

PCl ⎯ ⎯⎯ ⎯ → PCl + Cl

Adicione 0,010 mol de Cl₂ ao balão até que o sistema atinja novamente o equilíbrio

PCl₅ PCl₃ Cl₂

Etapa 1. Antes do equilíbrio 0,02 1,28 1,28

Etapa 2. Mudanças na pressão -x +x +x

Etapa 3. Pressão parcial final

j j

p V = n RT

Equilíbrio Químico

Suponha que colocamos 3,12 g de PCl₅ em um recipiente de 500 mL e que a amostra atingiu o equilíbrio com os produtos de decomposição a 250^oC com K = 78,3 para a reação:

Equilíbrio Químico

Suponha que colocamos 3,12 g de PCl₅ em um recipiente de 500 mL e que a amostra atingiu o equilíbrio com os produtos de decomposição a 250^oC com K = 78,3 para a reação:

Equilíbrio Químico

Temperatura e Equilíbrio – Como a temperatura pode afetar um sistema em equilíbrio..?

( )

aA bB + ⎯ ⎯⎯ ⎯ → cC dD energia + + exotérmica

( )

aA bB energia + + ⎯ ⎯⎯ ⎯ → cC dD + endotérmica

Reação que libera energia...

Reação que absorve energia...

Equilíbrio Químico

Temperatura e Equilíbrio – Como a temperatura pode afetar um sistema em equilíbrio..?

Uma das etapas da síntese industrial do ácido sulfúrico é a preparação do trióxido de enxofre pela reação entre o SO2 e O2 na presença de um catalisador de Vanádio. Prediga como o equilíbrio desta reação pode ser afetado pela elevação da temperatura.

Equilíbrio Químico

Temperatura e Equilíbrio – Como a temperatura pode afetar um sistema em equilíbrio..?

Uma das etapas da síntese industrial do ácido sulfúrico é a preparação do trióxido de enxofre pela reação entre o SO2 e O2 na presença de um catalisador de Vanádio. Prediga como o equilíbrio desta reação pode ser afetado pela elevação da temperatura.

Equilíbrio Químico

Deslocamento do equilíbrio com a temperatura (a) a 100^oC – frasco castanho pela alta concentração de NO₂ (b) a 0^oC – o equilíbrio é deslocado para formação de N₂O₄ - Incolor

2 4( )g 2( )g

N O ⎯ ⎯⎯ ⎯ → NO

Equilíbrio Químico

O efeito da temperatura na composição do equilíbrio é uma consequência da dependência de K com a temperatura.

Equilíbrio Químico

Predição do valor da constante de equilíbrio em diferentes temperaturas..

A constante de equilíbrio K da síntese da amônia é 6,8x10⁵ em 298 K. Prediga seu valor a 400 K.

Dados: ΔHr = -92,22 kJ.mol^-1 e R = 8,314 J.K^-1.mol^-1 .

Equilíbrio Químico

Predição do valor da constante de equilíbrio em diferentes temperaturas..

A constante de equilíbrio K da síntese da amônia é 6,8x10⁵ em 298 K. Prediga seu valor a 400 K.

Dados: ΔHr = -92,22 kJ.mol^-1 e R = 8,314 J.K^-1.mol^-1 .

Equilíbrio Químico

Catalisadores..

Mudam caminho da reação de modo a aumentar a velocidade da reação. Porém o equilíbrio dinâmico não é afetado, ou seja a reação é acelerada nos dois sentidos.

Equilíbrio Químico

A 1565 K, as const. De equilíbrio para (1) e (2) são: 1,6 x 10-11 e 1,3 x 10-10

respectivamente. (a) Qual a const. de equilíbrio de (3) nesta mesma temperatura? (b) Qual

a variação da Energia livre de Gibbs para esta reação?

Equilíbrio Químico