Quando que uma reação entra em equilíbrio químico?

Diversas reações acontecem completamente, ou seja, até que pelo menos um dos reagentes seja consumido até o fim. Essas reações são irreversíveis, como ocorre, por exemplo, quando queimamos um palito de fósforo.

Outros sistemas, por outro lado, apresentam reações direta e inversa ocorrendo ao mesmo tempo. Esses sistemas são conhecidos como reversíveis e são representados no equilíbrio químico por meio de duas flechas com sentidos opostos - uma indica o sentido direto da reação (da esquerda para a direita) e a outra indica o sentido inverso da reação (da direita para a esquerda): ⇄. Podemos também representar o equilíbrio químico por meio de uma única flecha com duas setas: ↔.

Como exemplo de uma reação reversível, temos a água líquida contida em um recipiente fechado, onde as suas moléculas passam continuamente do estado líquido para vapor e do vapor para o líquido, conforme a equação química abaixo:

H2O (l) ↔ H2O (v)

Após certo tempo, a velocidade de vaporização, que ocorre no sentido direto, se iguala à velocidade de condensação, que ocorre no sentido inverso. Isso significa que o sistema atingiu o equilíbrio químico.

Uma reação reversível nunca se completa em um só sentido. No equilíbrio químico, as concentrações de H2O (l) e H2O (v) não se alteram mais, pois as velocidades direta e inversa são iguais.

Graficamente, podemos representar um equilíbrio químico da seguinte forma:

O gráfico mostra que a velocidade inicial da reação direta é máxima, já que a concentração dos reagentes é máxima. À medida que o tempo passa, a velocidade da reação direta vai diminuindo, pois a concentração de reagentes diminui, enquanto a concentração dos produtos aumenta - ampliando, com isso, a velocidade da reação inversa. Ao atingir o equilíbrio químico, as velocidades direta e inversa se igualam.

O equilíbrio químico é um fenômeno que ocorre em reações reversíveis. Uma reação reversível é aquela que pode ocorrer em qualquer sentido reacional. Independentemente do tempo de reação quando o equilíbrio químico de uma reação é atingido a conversão de produtos em reagentes nunca será completa. Podemos afirmar que o equilíbrio químico foi atingido quando as concentrações de todas as substâncias participantes permanecem constantes e quando a velocidade da reação direta e da reação inversa são iguais. Chamamos a este de equilíbrio dinâmico devido ao fato de as reações estarem ocorrendo continuamente.

Para calcularmos a constante de equilíbrio de uma reação química precisamos ter a reação química escrita de forma a aplicá-la a seguinte fórmula:

Reação: aA + bB ↔ cC + dD

Para a reação do gás hidrogênio com Iodo formando o ácido iodídrico temos a seguinte constante conforme descrita abaixo:

H2 + I2 ↔ 2 HI

Kc = [HI]2 / ([H2] x [I2])

Quando sabemos o valor dessas concentrações podemos substituir na fórmula e obter o valor da constante. Abaixo podemos analisar o gráfico de uma reação que atingiu o estado de Equilíbrio:

A partir deste gráfico podemos perceber que o equilíbrio químico se estabelece através de uma relação entre a concentração e o tempo. Até o Te temos a concentração dos reagentes reduzindo e a concentração dos produtos aumentando de forma que a partir do ponto Te o equilíbrio químico é atingido e então as concentrações passam a ser representadas por uma linha reta, ou seja, constantes.

Princípio de Le Chatelier

Este princípio afirma que quando um sistema em equilíbrio é sujeito à algum efeito, como por exemplo mudança na temperatura o equilíbrio desloca para um dos lados a fim de minimizar esse efeito.

Por exemplo, quando há aumento da concentração dos reagentes o equilíbrio desloca para o lado dos produtos, porém quando o inverso ocorre temos o equilíbrio deslocado para os reagentes. Quando há um aumento da temperatura o equilíbrio é deslocado para favorecer uma reação endotérmica e quando a temperatura é reduzida o equilíbrio se desloca a favor de uma reação exotérmica. No caso da variação na pressão, quando a mesma aumenta o equilíbrio desloca para o lado que contém menor número de moléculas e caso ela diminua o equilíbrio desloca para o lado de maior número de moléculas formadas. Já no caso do uso de um catalisador ou inibidor não há mudanças no equilíbrio.

Um exemplo de equilíbrio químico aplicado ao cotidiano é o de uma garrafa de refrigerante. Em uma garrafa de refrigerante há a decomposição/formação do ácido carbônico (H2CO3), que se decompõe em água e dióxido de carbono. Esta reação está em equilíbrio, pois a medida em que ocorre a decomposição, também ocorre a formação de ácido carbônico. Quando a garrafa é aberta, a pressão interna na garrafa diminui de forma que a diminuição da pressão favorece a decomposição do ácido carbônico, fazendo que a garrafa libere o gás.

Quando uma reação química entra em equilíbrio químico?

Como podemos afirmar que uma reação química atingiu o equilíbrio?

Quando ocorre o equilíbrio?