Química

Equilíbrio químico — constante de equilíbrio, Le Chatelier e equilíbrio iônico

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Resumo

Equilíbrio químico. Em reação reversível em sistema fechado, atinge-se o estado em que velocidade direta = velocidade inversa. É dinâmico (as reações continuam) e as concentrações ficam constantes — não necessariamente iguais.

Constante de equilíbrio. Para aA + bB ⇌ cC + dD: Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ.

  • Sólidos e líquidos puros não entram na expressão.
  • Kp usa pressões parciais (só gases).
  • K grande (≫ 1) → equilíbrio deslocado para os produtos; K pequeno → para os reagentes.
  • K só muda com a temperatura.

Princípio de Le Chatelier: perturbado, o equilíbrio se desloca para minimizar a perturbação.

  • Adicionar reagente ou retirar produto → desloca para a direita (produtos).
  • Aumentar a pressão (reduzir volume) → para o lado com menos mols de gás; se iguais, não desloca.
  • Aumentar a temperatura → favorece o sentido endotérmico (e muda K).
  • Catalisador → não desloca; só faz chegar mais rápido ao equilíbrio.

Equilíbrio iônico

  • Ka/Kb: quanto maior, mais forte o ácido ou a base.
  • Água: Kw = [H⁺][OH⁻] = 1,0 × 10⁻¹⁴ a 25 °C → pH + pOH = 14.
  • Efeito do íon comum: adicionar um íon já presente desloca o equilíbrio no sentido de consumi-lo (reduz a ionização/solubilidade).
  • Tampão: ácido fraco + sal de sua base conjugada (ou base fraca + sal); resiste a variações de pH (sangue: H₂CO₃/HCO₃⁻).
  • Kps (produto de solubilidade) para sais pouco solúveis: precipita quando o produto das concentrações iônicas excede o Kps.

Pegadinha Cebraspe. "No equilíbrio, as concentrações de reagentes e produtos são iguais" → errado: são constantes, não necessariamente iguais.

Visão geral

O processo Haber-Bosch (N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃, exotérmico) é o exemplo clássico: alta pressão favorece a amônia; temperatura alta reduziria o rendimento, mas é usada para ganhar velocidade, com catalisador.

Regra

Ver íntegra
Perturbação em N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g), ΔH < 0Deslocamento
Adicionar N₂Direita
Retirar NH₃Direita
Aumentar a pressãoDireita (4 mol → 2 mol de gás)
Aumentar a temperaturaEsquerda (sentido endotérmico); K diminui
CatalisadorNenhum

Pontos-chave

  • Quociente Q: se Q < K, a reação avança para os produtos; se Q > K, para os reagentes.
  • Adição de gás inerte a volume constante não desloca o equilíbrio.
  • Inverter a equação → K' = 1/K.
  • Hidrólise de sais é equilíbrio iônico (ver qui-funcoes-inorganicas).

Como a banca cobra

  • "O equilíbrio químico é dinâmico, pois as reações direta e inversa continuam ocorrendo" → certo.
  • "A constante de equilíbrio varia com a concentração dos reagentes" → errado (só com a temperatura).
  • "Em reação exotérmica, o aumento da temperatura desloca o equilíbrio para os reagentes" → certo.
  • "O catalisador desloca o equilíbrio no sentido dos produtos" → errado.
  • "Soluções-tampão resistem a variações de pH" → certo.
Referência

Mapa mental

  • Características
    • Reversível, sistema fechado
    • v direta = v inversa
    • Concentrações constantes, não iguais
  • Constante
    • Kc = produtos/reagentes elevados aos coeficientes
    • Sólidos e líquidos fora
    • K só muda com temperatura
  • Le Chatelier
    • Adicionar reagente: direita
    • Mais pressão: menos mols gasosos
    • Mais temperatura: endotérmico
    • Catalisador não desloca
  • Equilíbrio iônico
    • Kw = 10⁻¹⁴ a 25 °C
    • Íon comum
    • Tampão resiste ao pH
  • ⚠️ Pegadinha
    • Equilíbrio não é igualdade de concentrações

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