O que é equilíbrio químico?

Nesse resumo sobre equilíbrio químico, você saberá como interpretá-lo, irá entender os processos por trás dele e praticar com alguns exercícios resolvidos. Se quiser mais detalhes, é só ver a nossa aula completa.

Veja também:
Introdução à química orgânica e exercícios

O que é equilíbrio químico?

Equilíbrio químico é quando não acontecem mais alterações nas concentrações dos reagentes e produtos.

Estamos acostumados a entender equilíbrio como sendo algo estático, como dois pesos em uma balança de dois pratos. Porém, quando se trata de equilíbrio químico, estamos estudando outro tipo de situação.

Neste caso, o equilíbrio é dinâmico, ou seja, as reações continuam ocorrendo, mesmo que pareça que elas não estão. Saiba mais na aula.

Um sistema atinge o equilíbrio quando a rapidez da redação direta (R_d) – também conhecida como velocidade da reação direta (V_d) – fica igual à rapidez da reação inversa (R_i) – popularmente chamada de velocidade da reação inversa (V_i). Isto é, R_d = R_i (ou V_d = V_i).

Aqui indicamos o termo “rapidez de uma reação” porque estamos analisando em qual intervalo de tempo uma determinada quantidade de reagentes ou produtos se transformam. O termo velocidade representa uma grandeza escalar, o que não é o caso nas relações químicas. Mas é muito comum encontrar essa expressão em aulas, exercícios e questões.

R_d = Rapidez de vaporização
R_i = Rapidez de condensação

Observe:

Quando o equilíbrio é atingido, as reações continuam acontecendo, porém na mesma velocidade, então as velocidades permanecem constantes.

Estudar equilíbrio químico

Resumo sobre equilíbrio químico:

Reações direta e inversa

Em uma equação, o que estiver do lado esquerdo é chamado de reagente. O que estiver do lado direito é chamado de produto. A reação que vai do reagente para o produto é chamada de reação direta, e a que vai do produto para o reagente é chamada de reação inversa.

Reações diretas: Os reagentes formam produtos

Reações inversas: Os produtos formam reagentes

Reagentes: Substâncias que entram ou são formadas na reação química.

Observe:

Reação reversível

É um processo que ocorre nos dois sentidos em uma reação química.

Ele é representado pela seta dupla

Imagine um frasco fechado, com água em seu interior em uma temperatura T. Essa água vira vapor e esse vapor vira líquido. Este tipo de processo é conhecido como processo reversível físico, mas pode te ajudar a entender como funciona um processo reversível químico. Observe:

Grau de equilíbrio (α)

O grau de equilíbrio relaciona a quantidade de mol gasto com a quantidade de mol inicial de um determinado reagente. Assim você obtém um resultado em porcentagem. Entenda na aula.

Quanto maior o grau de equilíbrio (α), maior é a chance de atingir o equilíbrio, e menor é a sobra de reagentes
Quanto menor o grau de equilíbrio (α), maior é a sobra de reagentes

Constante de equilíbrio químico (K_c)

Caracteriza o equilíbrio químico de uma reação, podendo ocorrer nos sistemas homogêneos e heterogêneos, sendo representado pela sigla (K_c). Para determinar o K_c é preciso utilizar concentrações em Mol/L. Veja:

A expressão da constante de equilíbrio é a seguinte:

A expressão da constante de equilíbrio é o B elevado a b, dividido por A elevado a a. Ou seja o K_c é a concentração dos produtos dividido pela concentração dos reagentes. Por isso é muito importante você balancear a equação corretamente.

Equilíbrio homogêneo: Reagentes e produtos estão em uma única fase
Equilíbrio heterogêneo: Reagentes e produtos estão em mais de uma fase

Ficou com dúvidas sobre o K_c? Veja a aula completa.

Cálculo da constante de equilibrio (K_c)

A K_c é calculada pela seguinte fórmula:

Princípio de Le Chatelier

Estabelece que:

“Se for imposta uma alteração, de concentrações, de temperatura ou de pressão, a um sistema químico em equilíbrio, a composição do sistema deslocar-se-á no sentido de contrariar a alteração a que foi sujeita.”

Alguns fatores podem influenciar o deslocamento dos reagentes ou dos produtos, já que o equilíbrio químico é dinâmico. Os principais elementos da alteração do equilíbrio são:

Pressão:

Quando é diminuída, aumenta-se o volume. Com o aumento da pressão, diminui-se o volume.

Temperatura:

Quando a temperatura aumenta, o equilíbrio se desloca no sentido endotérmico da reação. Quando a temperatura diminui, o equilíbrio é deslocado para o sentido exotérmico.

Reações endotérmicas: absorvem o calor (entenda o conceito na videoaula grátis).
Reações exotérmicas: liberam o calor (saiba mais na aula).

Catalisador:

O catalisador, que não reage na transformação, age na velocidade de reação, permitindo que o equilíbrio seja atingido de uma forma mais rápida, com um menor tempo e sem afetar o rendimento.

Exercícios de equilíbrio químico resolvidos

Separamos alguns exercícios resolvidos para você praticar. Confira outras questões com resolução no Geekie Games.

1. O gráfico a seguir representa o andamento da reação A(g) B(g):

Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que:

a) Adicionando-se um catalisador, as concentrações de A e B em II não serão modificadas.
b) A linha contínua do composto A, pois a sua concentração é zero em I e vai aumentando com o tempo.
c) Em III, o sistema está em equilíbrio, pois as concentrações da A e B não variam mais com o tempo.
d) A concentração de B permanece constante, pois os coeficientes estequiométricos da reação são iguais a 1.
e) Em II, a velocidade da reação direta é igual à da reação inversa.

Resposta: c) Em III, o sistema está em equilíbrio, pois as concentrações da A e B não variam mais com o tempo.

Resolução:

De acordo com o gráfico, no tempo III não existe mais variação nas concentrações de A e B. Isso indica que o sistema atingiu o equilíbrio químico.

2. Os refrigerantes têm se tornado cada vez mais o alvo de políticas públicas de saúde. Os de cola apresentam ácido fosfórico, substância prejudicial à fixação de cálcio, o mineral que é o principal componente da matriz dos dentes. A cárie é um processo dinâmico de desequilíbrio do processo de desmineralização dentária, perda de minerais em razão da acidez. Sabe-se que o principal componente do esmalte do dente é um sal denominado hidroxiapatita. O refrigerante, pela presença da sacarose, faz decrescer o pH do biofilme (placa bacteriana), provocando a desmineralização do esmalte dentário. Os mecanismos de defesa salivar levam de 20 a 30 minutos para normalizar o nível do pH, remineralizando o dente. A equação química seguinte representa esse processo:

Considerando que uma pessoa consuma refrigerante diariamente, poderá ocorrer um processo de desmineralização dentária, devido ao aumento da concentração de:

a) OH–, que reage com íons Ca²+, deslocando o equilíbrio para a direita.
b) H+, que reage com as hidroxilas OH –, deslocando o equilíbrio para a direita.
c) OH–, que reage com os íons Ca +, deslocando o equilíbrio para a esquerda.
d) H+, que reage com as hidroxilas OH –, deslocando o equilíbrio para a esquerda.
e) Ca², que reage com as hidroxilas OH –, deslocando o equilíbrio para a esquerda.

Resposta: b) H+, que reage com as hidroxilas OH–, deslocando o equilíbrio para a direita.

Resolução

A ingestão diária de refrigerante aumenta a concentração de H+, que reage com os íons OH−. Como consequência, o equilíbrio é deslocado para a direita.