Pr of. Mat eus Andr ade

Reaç ões c om plet as ou irreversíveis

São reaç ões nas quais os reagent es são

t ot alm ent e c onvert idos em produt os, não

havendo “ sobra” de reagent e, ao final da reaç ão !

Ex em plo:

HCl_(aq) + NaOH_(aq)

“

Essas reaç ões t em rendim ent o 100 % !

Reaç ões inc om plet as ou reversíveis

São reaç ões nas quais os reagent es não

são t ot alm ent e c onvert idos em produt os, havendo “ sobra” de reagent e, ao final da

reaç ão !

Essas reaç ões t em rendim ent o < 100 % !

Ex em plo:

- reaç ões de est erific aç ão

A reversibilidade de um a reaç ão pode

ser relac ionada c om o seu rendim ent o !

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC

O _{Para a reaç ão gasosa (c om baix o rendim ent o) :}

CO + H₂O CO₂ + H₂ Concentração (mol/L) [CO] = [H2O] [CO2] = [H2] tempo

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC O

A m esm a reaç ão, c om alt o rendim ent o CO + H₂O CO₂ + H₂

Concentração (mol/L)

[CO2] = [H2]

_[CO_] = _[H2O]

Sob o pont o de vist a da c inét ic a

quím ic a, as reaç ões reversíveis

podem oc orrer em dois sent idos

(diret o e inverso)

represent ados

por

R P

c om um a veloc idade diret a

(v

ou v

)

e um a veloc idade inversa

Considerando-se um a reaç ão quím ic a

genéric a:

aA + bB xX + yY

A veloc idade diret a será:

v

= k

[A]

_[B]

a qual dim inui c om o passar do t em po.

A veloc idade inversa será:

v

= k

[X]

_[Y]

que no iníc io é

nula

e vai aum ent ant o !

A m edida que a reaç ão avanç a a

veloc idade diret a

vai

dim inuindo

e

a

inversa aum ent ando

, at é o

m om ent o em que as duas t ornam

-se

iguais

e a

veloc idade global

nula

!

v

= v

v

= k

[A]

_[B]

_{e v}

2

= k

[X]

[Y]

Esse m om ent o é c ham ado de

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC O

As variaç ões de veloc idade diret a e inversa, at é alc anç ar o equilíbrio, podem ser represent adas pelo

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC O

Se as duas veloc idades (diret a e inversa) são iguais ao at ingir o equilíbrio, ent ão:

v₁ = v₂ k ₁[A]a_[B]b _{= k}

2[X]x[Y]y

isolando os t erm os sem elhant es result a:

K

C

C

C

C

k

k

.

.

=

=

C

_{, C}

Bb

,... =

K

=

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC O

Se a reaç ão oc orrer em fase gasosa a c onst ant e de equilíbrio pode ser ex pressa

em funç ão das pressões parc iais

ex erc idas pelos c om ponent es gasosos:

P

P

P

P

K

.

.

=

V

nRT

P

=

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC O

Cálc ulo da c onst ant e K _c - ex em plo

O PCl₅ se dec om põe, segundo a equaç ão: PCl₅ PCl₃ + Cl₂

Ao inic iar havia 3,0 m ols/L de PCl₅ e ao ser alc anç ado o equilíbrio rest ou 0,5 m ol/L do reagent e não t ransform ado. Calc ular K_c.

PCl5 PCl3 Cl2

Inic io _{3,0 -}

-Equilíbrio _{0,5 2,5 2,5}

Reage _{2,5 -}

-A c onst ant e de equilíbrio será:

K_c = [PCl₃].[Cl₂] / [PCl₅] = [2,5].[2,5] / [0,5]

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC O

Desloc am ent o do equilíbrio quím ic o

Os agent es ex t ernos que podem desloc ar o est ado de equilíbrio são:

1. variaç ões nas c onc ent raç ões de reagent es ou produt os;

2. variaç ões na t em perat ura; 3. variaç ões na pressão t ot al.

“ Quando um

agent e ex t erno

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC O

1 - Influênc ia das variaç ões nas c onc ent raç ões

* A adiç ão de um c om ponent e (

reagent e

ou produt o

sent ido de c onsum í-lo.

* A rem oç ão de um c om ponent e (reagent e ou produt o) irá desloc ar o equilíbrio no

sent ido de regenerá-lo.

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC O

1 - Influênc ia das variaç ões nas c onc ent raç ões

Ex em plo

Na reaç ão de sínt ese da am ônia

N

+ 3 H

2 NH

I - adic ionando N₂ ou H₂ o equilíbrio desloc a-se no sent ido de form ar NH₃ ( ) ;

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC O

2 - Influênc ia das variaç ões na t em perat ura

Um aum ent o na t em perat ura (inc rem ent o de energia) favorec e a reaç ão no sent ido

endot érm ic o.

Um a dim inuiç ão na t em perat ura (rem oç ão de energia) favorec e a reaç ão no sent ido

ex ot érm ic o.

A m udanç a na t em perat ura é o únic o fat or que alt era o valor da c onst ant e de equilíbrio (K_c ou K_p).

- para reaç ões ex ot érm ic as: T ’ _K

c ”

- para reaç ões endot érm ic as: T ’ _K

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC O

2 - Influênc ia das variaç ões na t em perat ura

Ex em plo

A sínt ese da am ônia é ex ot érm ic a:

N

+ 3 H

2 NH

I - um aum ent o na t em perat ura favorec e o sent ido endot érm ic o (

II - um resfriam ent o (dim inuiç ão na

t em perat ura favorec e a sínt ese da am ônia, ou seja, o sent ido diret o ( ).

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC O

3 - Influênc ia das variaç ões na pressão t ot al

Um aum ent o na pressão t ot al (reduç ão de

volum e) desloc a o equilíbrio no sent ido do

m enor núm ero de m ols gasosos.

Um a dim inuiç ão na pressão t ot al (aum ent o

de volum e) desloc a o equilíbrio no sent ido do

m aior núm ero de m ols gasosos.

As variaç ões de pressão som ent e afet arão os

equilíbrios que apresent am c om ponent es gasosos, nos quais a diferenç a de m ols gasosos ent re reagent es e

E Q U IL ÍB R IO Q U ÍM IC O

3 - Influênc ia das variaç ões na pressão t ot al

Ex em plo

Na sínt ese da am ônia oc orre dim inuiç ão no núm ero de m ols gasosos (D_n

gases = - 2)

N

+ 3 H

2 NH

I - um aum ent o na pressão desloc a o equilíbrio no sent ido diret o, m enor no _{de m ols(}

II - um a reduç ão de pressão desloc a o equilíbrio no sent ido inverso, m aior no _{de m ols ( ).}

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

É o c aso part ic ular de equilíbrio no qual, além de m oléc ulas, est ão present es íons. Oc orre part ic ularm ent e nos proc essos de

dissoc iaç ão de:

I - ác idos frac os II - bases frac as

III - água

Nos ác idos e bases fort es a dissoc iaç ão é quase

c om plet a, não oc orrendo, pois, um est ado de equilíbrio !

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Dissoc iaç ão de ác idos frac os

Nesse c aso, ao ser dissolvido em água, haverá um predom ínio de m oléc ulas, ao c ont rário do

que oc orreria para um ác ido fort e. Ex em plos:

I - ác ido fort e: HCl_(aq)

H

+

Cl

-(predom inam espéc ies iônic as)

II - ác ido frac o:

HCN

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Const ant e de ionizaç ão (K _i)

HCN H+ _{+ CN}

-K _i = K _{ác ido} = [H+_].[CN-_{] / [HCN] = 4,2.10}-10

* O baix o valor de K_i indic a um ác ido m uit o frac o !

NH₄OH NH₄+ _{+ OH}

-K _i = K _base = [NH₄+_].[OH-_{] / [NH}

4OH] = 4,0.10-4

* O baix o valor de K _i indic a um a base m uit o frac a !

Ác ido frac o

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Aut o-dissoc iaç ão da água

A água dissoc ia-se frac am ent e de ac ordo c om H₂O H+ _{+ OH}

-Sua c onst ant e de dissoc iaç ão será: K _água = [H+_].[OH-_{] / [H}

2O] = 1,81.10-16

• O baix o valor de K indic a fraquíssim a dissoc iaç ão !!!

Dessa c onst ant e result a:

[H+_].[OH-_{] = 10}-14 _{= K}

w = Produt o iônic o da água

Com o a dissoc iaç ão origina igual quant idade de íons H+ _{e OH}-_{, ent ão:}

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Se adic ionarm os um ác ido na água:

[H+] > [OH-]

Ex : [H+_{] = 10}-6 _{; [OH}-_{] = 10}-9

[H+_{] = 10}-3 _{; [OH}-_{] = 10}-11

* Lem bre-se: [H+_].[OH-_{] = c onst ant e = 10}-14 _{= K} w

Se adic ionarm os um a base na água

[H+] < [OH-]

Ex : [OH-_{] = 10}-1 _{; [H}+_{] = 10}-13

[OH-_{] = 10}0 _{; [H}+_{] = 10}-14

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Conc eit os de pH e pOH

Em 1909, o quím ic o Sörenson est abelec eu esc alas arbit rárias que perm it iam c om parar

a ac idez ou alc alinidade de soluç ões aquosas diluídas, às quais designou de

pH = pot enc ial Hidrogeniônic o (H+₎ pOH = pot enc ial Hidrox iliônic o (OH-₎

onde

pH = - log

[H

_]

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Not e que: [H+_].[OH-_{] = 10}-14 _{; pH + pOH = 14} Assim :

a) para água pura: [H+_{] = [OH}-_{] = 10}-7

pH = pOH = - log₁₀(10-7_{) = - (-7) log 10 =}

7

b) para soluç ão ác ida: [H+_{] = 10}-3 _[OH-_{] = 10}-11

pH = - log₁₀ (10-3_{) = - (-3) log 10 =}

3

c ) para soluç ão básic a: [OH-_{] = 10}-1 _{[H+] = 10}-13

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Ex em plo

Qual o pH de um a soluç ão que apresent a 0,0365 gram as de HCl dissolvidas em 10 L

de soluç ão final ?

Soluç ão

Para ác idos fort es [H+_{] = [ác ido] .}

Logo: [H+_{] = m}

1 / M1 . V = 0,0365 / 36,5.10 = 10-4

pH = - log [H+_{] = - log 10}-4 _{= - (-4) log. 10 =}

4

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Hidrólise de sais

A hidrólise pode ser c onsiderada c om o o proc esso inverso ao da neut ralizaç ão,

oc orrendo c om sais derivados de:

ác ido fort e c om base frac a ou ác ido frac o c om base fort e.

ÁCIDO + BASE SAL + H₂O

Na realidade a hidrólise oc orre apenas c om o íon (c át ion ou ânion) provenient e do

elet rólit o frac o.

Assim , um sal c om o o NaCl não sofrerá hidrólise pois origina-se de ác ido e base

fort es (HCl e NaOH).

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Ex em plo (1)

Hidrólise do NH

Cl

(sal derivado do NH₄OH e HCl base frac a e ác ido fort e)

A reaç ão de hidrólise oc orrerá c om o íon NH₄+_.

NH

_{+ H}

2

O NH

OH +

H

t orna o m eio ác ido, dim inui o pH ! base frac a

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Ex em plo (2)

t orna o m eio básic o, aum ent a o pH ! ác ido frac o

- t endênc ia de form ar m oléc ulas !

H₂O + CO₂

NaHCO₃ = princ ipal c onst it uint e do sal de frut as !

Hidrólise do NaHCO

(sal derivado do NaOH e H₂CO₃ base fort e e ác ido frac o)

A hidrólise oc orrerá c om o íon HCO₃-_.

HCO

_{+ H}

-E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Conc lusão !

At ravés de reaç ões de

hidrólise

o

pH (ou pOH) de um a soluç ão pode

ser m odific ado

sem

que se

adic ione à m esm a um ác ido ou

um a base e sim um

sal

derivado

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Ác idos e bases

Segundo Bronst ed e Löw ry:

- Ác idos são espéc ies quím ic as

doadoras de prót ons (H

_).

- Bases são espéc ies quím ic as

rec ept oras de prót ons (H

_).

Nos equilíbrios iônic os, c om parando-se

E Q U IL ÍB R IO I Ô N IC O

Ex em plos

HCN + H

O H

O + CN

ác ido 1 base 1 ác ido 2 base 2

NH

+ H

O NH

_{+ OH}

base 1 ác ido 1 ác ido 2 base 2

HCO

_{+ H}

2

O

H

CO

+ OH

base 1 ác ido 1 ác ido 2 base 2 A água c om port a-se c om o ác ido ou base, dependendo da