Introdução: Show Um equilíbrio químico forma-se quando, em uma reação reversível, a velocidade da reação direta é a mesma que a da reação inversa. Nesse ponto, as concentrações individuais dos reagentes e dos produtos mantêm-se constantes, mas elas não são necessariamente iguais. Algumas “pertubações” podem ser realizadas no sistema a fim de deslocar o equilíbrio, tais como a variação da concentração, da pressão e da temperatura. O princípio de Le Chatelier diz que quando se aplica alguma perturbação externa sobre um sistema químico em equilíbrio, ele irá se deslocar de forma a minimizar tal perturbação. Por exemplo, como explica o texto Variação da Temperatura e Deslocamento do Equilíbrio Químico, um aumento na temperatura favorecerá o deslocamento do equilíbrio no sentido que absorva calor, isto é, para a reação endotérmica. Por outro lado, a diminuição da temperatura favorecerá o deslocamento do equilíbrio no sentido da reação exotérmica (reação que libera calor). Para ajudar a visualizar como isso ocorre, vamos realizar um experimento que envolve o seguinte equilíbrio:
NO2(g) ↔ N2O4(g) Essa é uma reação de dimerização do dióxido de nitrogênio (NO2). A cada duas moléculas desse gás unidas, uma molécula de tetróxido de dinitrogênio (N2O4) é formada. Visto que esses gases apresentam cores diferentes, é possível visualizar facilmente se a reação está em equilíbrio ou se ela está deslocada para algum dos lados. Veja como: Materiais e Reagentes: * 1 cm de fio de cobre; * Um balão volumétrico de 200 mL ou uma garrafa de vidro transparente com rolha; * Ácido nítrico (HNO3) comercial concentrado; * Um conta-gotas; * Algum recipiente onde caiba o balão volumétrico; * Água fervendo; * Gelo. Procedimento Experimental: Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) 1. Coloque o pedaço de fio de cobre dentro da garrafa ou do balão volumétrico; 2. Adicione 30 gotas de ácido nítrico, o que corresponde a 1,5 mL (20 gotas são 1 mL); 3. Feche bem e observe a formação do equilíbrio químico; 4. Agora coloque a garrafa no banho de gelo e observe; 5. Por último, coloque a garrafa na água fervendo e observe novamente o que acontece. Resultados e Discussão: O cobre metálico reage com o ácido nítrico a quente, em presença de oxigênio, e forma o dióxido de nitrogênio (NO2): 3
Cuo(s) + 8 HNO3(aq) → 3 Cu(NO3)2(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(l) Na imagem abaixo são mostrados vários fios de cobre em solução de ácido nítrico. Veja a formação do dióxido de nitrogênio, o gás de cor castanho-avermelhada, parecida com a cor de um tijolo. Reação entre cobre e ácido cítrico com formação do gás dióxido de nitrogênioAssim que a reação começar no experimento em questão, essa cor do gás ficará bem forte no sistema, parecida com o aspecto da primeira garrafa da imagem inicial. Com o passar do tempo, porém, ocorrerão a dimerização do NO2 e a formação do N2O4, que é um gás incolor e, por isso, a intensidade da coloração do gás diminuirá, mas não chegará a ficar totalmente incolor, pois é uma reação reversível, ocorrendo reação também no sentido de formação do regente NO2. Assim, em temperatura ambiente, quando o sistema atingir o equilíbrio, a coloração do gás ficará parecida com a segunda garrafa da imagem inicial, um tom laranja mais claro. Agora quando colocamos a garrafa no banho de gelo, observamos que o sistema vai ficando incolor. Pelo Princípio de Le Chatelier já mencionado, quando se diminui a temperatura, favorece-se o deslocamento do equilíbrio no sentido da reação exotérmica (reação que libera calor). No caso em questão, sabemos que é a reação direta, de formação do N2O4, pois ele é o gás incolor. Temos, então, que a obtenção do gás N2O4 é um processo exotérmico: NO2(g) ↔ N2O4(g) ∆H < 0 Por outro lado, quando colocamos a garrafa na água fervendo, a coloração castanho-avermelhada fica mais intensa, mostrando que houve um deslocamento do equilíbrio no sentido da reação inversa, de formação do NO2, e que, portanto, essa reação é endotérmica.
Quais os fatores que deslocam o equilíbrio de um sistema?Os principais fatores que causam esse deslocamento no equilíbrio químico são: concentração dos reagentes ou produtos participantes da reação, pressão e temperatura.
Como deslocar o equilíbrio químico?Aumentando a temperatura = equilíbrio desloca para a esquerda (por ser o sentido da reação endotérmica, já que o ΔH é negativo). Diminuindo a temperatura = o equilíbrio desloca para a direita (por ser o sentido da reação exotérmica, já que o ΔH é negativo).
Como a pressão desloca um sistema em equilíbrio químico?EQUILÍBRIO E PRESSÃO
Se a pressão aumentar, o sistema terá o equilíbrio deslocado no sentido do menor volume, à direita – a reação direta será favorecida, produzindo mais do produto que ocupa volume menor. Se, ao contrário, a pressão sobre o sistema for reduzida, a reação se deslocará para a esquerda.
Como a concentração desloca o equilíbrio?Aumento da concentração: o equilíbrio desloca-se no sentido contrário ao do participante; Diminuição da concentração: o equilíbrio desloca-se no mesmo sentido do participante.
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