Equilíbrios químicos

  1. Conceito
  2. Constante de equilíbrio
  3. Grau de equilíbrio
  4. Princípio de Le Chatelier
  5. Constante de ionização de ácidos e bases
  6. Lei da diluição de Ostwald
  7. Produto iônico da água
  8. Efeito do íon comum
  9. Solução tampão
  10. Equilíbrio da dissolução

Conceito

Equilíbrio químico é uma reação reversível na qual a velocidade da reação direta é igual à da reação inversa e, conseqüentemente, as concentrações de todas as substâncias participantes permanecem constantes.

Constante de equilíbrio

aA + bB ®
¬
cC + dD
Kc = [C]c [D]d
————
[A]a [B]b

Kc não varia com a concentração nem com a pressão, mas varia com a temperatura.

Quanto maior o Kc, maiores são as concentrações dos produtos em relação às dos reagentes, no equilíbrio.

Quanto menor o Kc, menores são as concentrações dos produtos em relação às dos reagentes, no equilíbrio.

Grau de equilíbrio

Grau de equilíbrio = __quantidade consumida do reagente__
quantidade inicial do mesmo reagente

O grau de equilíbrio varia com a temperatura e com a concentração e, se o equilíbrio tiver participante gasoso, varia também com a pressão.

Equilíbrios gasosos homogêneos

aA(g) + bB(g) ®
¬
cC(g) + dD(g)
Kp = (pC)c (pD)d
—————
(pA)a (pB)b

Kp = Kc (RT)Dn

Dn = (c + d) - (a + b)

Equilíbrios heterogêneos - Os participantes sólidos não entram na expressão do Kc nem do Kp (se houver).

Princípio de Le Chatelier

(fuga ante a força)

Quando se exerce uma ação sobre um sistema em equilíbrio, ele desloca-se no sentido que produz uma minimização da ação exercida.

Constante de ionização de ácidos e bases

CH3-COOH ®
¬
CH3-COO- + H+

Ka = [CH3-COO-] [H+]
————————
[CH3-COOH]
NH3 + H2O ®
¬
NH4+ + OH-
Kb = [NH4+] [OH-]
——————
[NH3]
|H2O| não entra na expressão de constantes de equilíbrio em solução aquosa.

Cada etapa da ionização tem sua constante, representada por K1, K2, K3, ..., sendo K1 > > K2 > > K3 > > ...

No caso dos poliácidos, a [H+] pode ser considerada como proveniente só da primeira etapa da ionização (K1).

Lei da diluição de Ostwald

K = a2
———
1 - a
· |eletrólito|inicial

Para eletrólito fraco ® (1 - a ) = 1. Portanto: K = a 2|eletrólito|inicial.

O grau de ionização de um eletrólito aumenta com a diluição ou com a diminuição da concentração em mol/L de eletrólito.

Diluindo um ácido fraco, aumenta o a mas diminui a [H+].

Diluindo uma base fraca, aumenta o a mas diminui a [OH-].

Produto iônico da água

Kw = [H+] [OH-] = 10-14 (25°C)

pH = -log [H+] \ pH = n Þ [H+] = 10-n mol/L
pOH = -log [OH-] \ pOH = n Þ [OH-] = 10-n mol/L

pH + pOH = 14 (25°C)

Quanto menor o pH, mais ácida e menos básica é a solução.

Quanto maior o pH, menos ácida e mais básica é a solução.

Efeito do íon comum

Quando adicionado a um ácido (HA), um sal com o mesmo ânion (A-) produz:

Quando adicionado a uma base (BOH), um sal com o mesmo cátion (B+) produz:

Solução tampão

Uma solução tampão mantém o pH aproximadamente constante quando a ela são adicionados íons H+ ou íons OH-.

As soluções tampão têm grande importância biológica.
Exemplos: HCO3-/H2CO3 e HPO42-/H2PO4-, responsáveis pela manutenção do pH do sangue.

A- + H2O ®
¬
HA + OH-

B+ + H2O ®
¬
BOH + H+

Equilíbrio da dissolução

Kps de (An+) x (Bm-) y = [An+] x · [Bm-] y na solução saturada.

A solubilidade de um composto iônico em água pode ser diminuída pelo efeito do íon comum. Assim, o AgCl é menos solúvel numa solução que já contém íons Cl- do que em água pura. Quanto maior for a concentração do íon comum, maior será a diminuição da solubilidade.

Para que um composto iônico precipite de sua solução, é preciso que seja ultrapassado o valor do seu Kps. Quando esse valor for atingido, a solução estará saturada.

Sendo M (mol/L) a solubilidade de um composto iônico:

A solubilidade de um sólido em um líquido:

A solubilidade aumenta com a temperatura, e DHsol > 0, quando o corpo de chão não é do soluto anidro, mas de um de seus hidratos, formados quando ele é dissolvido na água.

Pontos de inflexão nas curvas de solubilidade indicam a formação de sais hidratados.

A pressão não influi na solubilidade de sólidos em líquidos.

A solubilidade de um gás em um líquido: