Roteiro de exploração sobre equilíbrio químico

Física e Química A – 11.º Ano Equilíbrio Químico – Atividade Interativa Nome: ___________________________N.º: ____ Turma: ____

1.Reações químicas completas e incompletas, reversíveis e irreversíveis As reações químicas completas só terminam quando pelo menos um dos reagentes se esgota.

Também se designam reações irreversíveis. Este tipo de reações ocorre especialmente em sistemas abertos, quando há a libertação de um gás que se formou. Neste caso torna-se difícil a recombinação dos produtos, no sentido de formarem os reagentes iniciais.

Um exemplo de uma reação irreversível é a obtenção de brometo de alumínio a partir da junção de bromo a alumínio. Para observares a reação acede ao seguinte endereço electrónico: https://www.youtube.com/watch?v=uCwHzTsx5yY

Neste caso a irreversibilidade da reação química é assinalada por →, indicando que os reagentes se transformam completamente em produtos.

Para o exemplo visualizado seria:

2 A(s) + 3 Br2() → 2 ABr3 (s) Serão incompletas as reações reversíveis, ou seja, reações em que nenhum dos reagentes ou produtos se esgota, isto é, reações químicas que se produzem no sentido de os reagentes formarem produtos e simultaneamente produtos formarem reagentes. Estas reações são normalmente representadas por ⇄ significando a reversibilidade da reação.

Para visualizar um de muitos exemplos, acede ao endereço: http://ensinofisicaquimica.blogspot.com/search/label/equil%C3%ADbrio%20qu%C3%ADmico Neste caso a reação ocorre no sentido direto e inverso por alteração da temperatura, facto que deixaria de ocorrer caso um dos reagentes ou produtos se esgotasse.

N2O4(g) ⇄ 2NO2 (g) 2. Reacções químicas em equilíbrio químico Verifica-se nas reações químicas reversíveis, que após algum tempo e independentemente das quantidades de reagentes e produtos colocados em contacto, num vaso reacional, que as quantidades de reagentes e produtos existentes se tornam constantes sem contudo existir o esgotamento de alguma das espécies químicas envolvidas.

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Nessas condições diz-se que o sistema atingiu o equilíbrio químico. É preciso sublinhar que as reações diretas e inversa não deixaram de ocorrer, apenas a velocidade a que ocorre a reação direta é igual à velocidade a que ocorre a reação inversa, pelo que se diz que o equilíbrio químico é um equilíbrio dinâmico.

O equilíbrio químico pode ser interrompido por alteração de algumas condições. Vamos a partir de agora ver que alterações podem ocorrer e como reagem os sistemas químicos face às mesmas.

3. Alteração do estado de equilíbrio e Princípio de Le Chatelier

Se a um sistema em equilíbrio se introduz uma perturbação, o sistema vai reagir evoluindo no sentido de contrariar essa perturbação, até que se atinja um novo estado de equilíbrio Este princípio foi proposto em 1884, pelo químico francês Henri Louis Le Chatelier (18501936).

Quando se refere perturbação do sistema corresponde a alterações de: • concentração de reagentes e/ou produtos; • pressão em sistemas gasosos; • temperatura.

O controlo de sistemas químicos em equilíbrio começou por ter a sua importância industrial, mas atualmente a sua compreensão e aplicação é fundamental em diversas áreas do conhecimento, como a Física, a Economia, a Biologia, a Geologia.

- Vamos então, perceber como estes três factores, concentração, pressão e temperatura podem alterar um sistema em equilíbrio!

Segue as indicações e responde às questões  Acede ao seguinte endereço electrónico: http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/lechv17.swf  Chegarás então ao seguinte ecrã:

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Atenção: Como já reparaste esta simulação interativa está em Inglês. Não te preocupes, pois basta seguires as instruções e observares com atenção o que acontece. Esta atividade também tem som, se achares que te distrai, podes desligar as colunas de som do teu computador.

3.1 Alteração da concentração 4.Adicionar NaSCN 5. Retirar Fe3+

 Seleciona o botão correspondente à alteração da concentração (1) e chegarás ao seguinte ecrã:

A reação em estudo é a transformação do complexo tiocianato de ferro, FeSCN 2+ (que tem coloração), nos respetivos iões Fe3+ (que tem coloração amarelo pálido) e SCN - (que é ) e viceversa, em meio aquoso.

 Repara que o gráfico de barras te mostra a composição da mistura reacional em cada instante. E que podes adicionar NaSCN (ou seja o ião SCN) (4) e retirar Fe3+ (5).

3.1.1 Aumentar a concentração de NaSCN 

Seleciona adicionar NaSCN (4). Observa o que acontece.

a) Completa as seguintes afirmações:

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Ao adicionar NaSCN a coloração da solução passou de __________ para _______________. Esta mudança de coloração deve-se ao aumento da concentração da espécie química __________. Isto indica que a reação evolui no sentido ____________. b) Representa a reação química pela correspondente equação que está a ocorrer em maior extensão.

3.1.2 Diminuir a concentração de Fe3+ 

Seleciona remover Fe3+ (5). Observa o que acontece.

a) Completa as seguintes afirmações: Ao remover Fe3+ a coloração da solução passou de __________ para _______________. Esta mudança de coloração deve-se ao aumento da concentração da espécie química __________. Isto indica que a reação evolui no sentido ____________. b) Representa a reação química pela correspondente equação que está a ocorrer em maior extensão.

3.1.3 Conclui!

Considera o seguinte sistema reacional: A (aq) + B (aq) ⇄ C (aq) + D (aq) Faz a correspondência correta entre as duas colunas: Perturbação Adicionar A

•

Remover B

•

• • • •

Efeito Aumento de [C] e [D].

O sistema evolui no sentido direto.

Aumento de [A] e [B].

O sistema evolui no sentido inverso.

3.2 Alteração da Pressão 6.Aumentar a pressão 7. Diminuir a pressão

 Seleciona o botão correspondente à alteração da pressão (2) e chegarás ao seguinte ecrã:

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A reação em estudo é a transformação do diiodo (que tem coloração ), em iodo (que é ) e vice-versa, em meio gasoso.

Repara que o gráfico de barras te mostra a composição da mistura reacional em



cada instante. E que podes aumentar (6) e diminuir (7) a pressão do sistema.

3.2.1 Aumentar a pressão Seleciona aumentar a pressão (6). Observa o que acontece.

 a)

Completa as afirmações que se seguem, riscando uma das palavras que se

encontram entre parêntesis de forma a obter afirmações corretas: Pressionando o êmbolo, a pressão do sistema reacional (aumenta / diminui) o que faz com que o sistema evolua no sentido formar uma maior quantidade de (I2 / I), ou seja, a reação ocorre preferencialmente no sentido (direto / inverso). b) Representa a reação química pela correspondente equação que está a ocorrer em maior extensão.

3.2.2 Diminuir a pressão 

Seleciona diminuir a pressão (7). Observa o que acontece.

a) Completa a afirmação que se segue, riscando uma das palavras que se encontram entre parêntesis de forma a torná-la cientificamente correta.

Aumentando o volume do sistema reacional, a pressão (aumenta / diminui) o que faz com que o sistema evolua no sentido formar uma maior quantidade de (I2 / I ), ou seja, a reação ocorre preferencialmente no sentido (direto / inverso).

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b) Representa a reação química pela correspondente equação que está a ocorrer em maior extensão.

3.2.3 Conclui!

Ordena os seguintes diagramas de forma a construíres três afirmações (A, B e C) cientificamente corretas. (Cada diagrama poderá ser utilizado mais do que uma vez).

Aumento da pressão O equilíbrio não é afectado

9.

Sistema reacional em equilíbrio Diminuição do volume A reação evolui no sentido do menor número total de partículas gasosas A reação evolui no sentido do maior número total de partículas gasosas Aumento do volume Diminuição da pressão Se a quantidade química de reagentes gasosos for igual à quantidade química de produtos gasosos 1.

2.

6.

3.

4.

5.

7.

8.

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A - _______________________________________________________________________ B - _______________________________________________________________________ C - _______________________________________________________________________ 3. 3 Alteração da Temperatura 8.Aumentar a temperatura 9. Diminuir a temperatura

 Seleciona o botão correspondente à alteração da temperatura (3) e chegarás ao seguinte ecrã:

A reação em estudo é a transformação do tetróxido de diazoto (que é incolor), em dióxido de azoto (que tem uma coloração acastanhada) e vice-versa, em meio gasoso.

 Repara que o gráfico de barras te mostra a composição da mistura reacional em cada instante. E que podes aumentar (8) e diminuir (9) a temperatura do sistema.

3.3.1 Aumentar a temperatura 

Seleciona aumentar a temperatura (8). Observa o que acontece. a) Faz um esboço do gráfico de barras com a respetiva legenda que indica o que aconteceu no sistema reacional.

b) Representa a reação química pela correspondente equação que está a ocorrer em maior extensão.

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3.3.2 Diminuir a temperatura 

Seleciona diminuir a temperatura (9). Observa o que acontece. a) Faz um esboço do gráfico de barras com a respetiva legenda que indica o que aconteceu no sistema reacional.

b) Representa a reação química pela correspondente equação que está a ocorrer em maior extensão.

3.3.3 Conclui!

Completa as afirmações que se seguem, riscando uma das palavras que se encontram entre parêntesis de forma a torná-las cientificamente corretas.

Na reação em estudo

ocorre com (absorção / libertação) de energia, ou seja, é (endotérmica / exotérmica) no sentido direto e (endotérmica / exotérmica) no sentido inverso. Assim, o aumento da temperatura provoca o aumento da quantidade química de (N2O4 / NO2), a reação evolui no sentido (direto / inverso). Já a diminuição de temperatura, provoca a formação de mais (reagentes / produtos), a reação evolui no sentido (direto / inverso).

Sistematizando: Se a reação é exotérmica: Maria Alexandra Peixoto e Marta Marques Abril 2008 (revisto em abril de 2016)

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 Aumentar a temperatura do sistema favorece a evolução da reação no sentido de formação dos (reagentes / produtos).  Diminuir a temperatura do sistema favorece a evolução da reação no sentido de formação dos (reagentes / produtos).

Se a reação é endotérmica:  Aumentar a temperatura do sistema favorece a evolução da reação no sentido de formação dos (reagentes /produtos).  Diminuir a temperatura do sistema favorece a evolução da reação no sentido de formação dos (reagentes / produtos).

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