O prinício de Le Chatelier estabelece que se a um sistema químico em equilíbrio for imposta alguma alteração (variação de concentrações, temperatura ou pressão), a composição do sistema deslocar-se-á no sentido de contrariar a alteração a que foi sujeita, de forma a chegar a um novo estado de equilíbrio. Por exemplo, ao adicionar-se mais quantidade de reagentes ao sistema, o Princípio de Le Chatelier prevê que a reação irá utilizar essa quantidade extra e produzir mais quantidade de produtos, a fim de contrariar essa alteração e restabelecer o equilíbrio. Produzido pela Fundação Altice Portugal a partir do original da Khan Academy. Show
Os principais fatores que causam perturbação ao equilíbrio são: CONCENTRAÇÃOO aumento da concentração de uma substância desloca o equilíbrio no sentido de consumo desta substância. Ao passo que a diminuição da concentração de uma substância desloca o equilíbrio no sentido de sua formação/reposição. Observe a reação e os exemplos: Quando adicionamos CO2 ao equilíbrio, aumenta a sua concentração, tendo então o equilíbrio deslocado para o sentido direto a fim de consumir o CO2 adicionado com a intenção de voltar ao equilíbrio. Ao adicionar CO(g), o equilíbrio será deslocado para o sentido inverso com a intenção de consumir o mesmo e voltar ao equilíbrio. Ao remover CO(g), o equilíbrio será deslocado no sentido de repor o reagente/produto removido, logo será deslocado para o sentido direto ou direita. PRESSÃOO aumento da pressão de um sistema em reações desloca o equilíbrio no sentido de contração do volume e uma diminuição da pressão desloca o equilíbrio no sentido de expansão do volume. Como estudar para o ENEM 2023?Curso Preparatório completo ENEM VIP 2023 Em até 12x sem juros de R$ 22,90
Não esqueça! Só é alterado pressão do sistema quando está presente nos reagentes, as substâncias no estado gasoso. A quantidade de volume é dada pelo número estequiométrico de cada substância. Logo: Aumento da pressão desloca-se para o lado de menor volumeDiminuição da pressão desloca-se para o lado de maior volume Observe a reação e os exemplos: No sentido inverso só é calculado como 1 v pois o Carbono está no estado sólido. O aumento da pressão fará com que o equilíbrio se desloque para o sentido inverso (menor volume); A diminuição da pressão fará com que o equilíbrio se desloque para o sentido direto (maior volume). TEMPERATURAO aumento da temperatura de um sistema desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica (aquela que absorve calor e possui ∆H > 0) e a diminuição da temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reação exotérmica (aquela que libera calor e possui ∆H < 0). Observe a reação e os exemplos: O aumento da temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica, ou seja, no sentido inverso; A diminuição da temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reação exotérmica, ou seja, no sentido direto O Princípio de Le Châtelier, postulado pelo químico industrial francês Henri Louis Le Châtelier (1850-1936), 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." Equilíbrio químico e termodinâmica química[editar | editar código-fonte]Conforme seu enunciado, o Princípio de Le Châtelier permite prever o comportamento que um sistema, previamente em equilíbrio, adotará ao sofrer perturbações. Isso ocorre porque, embora as possibilidades de alterações no sistema sejam diversas, o retorno ao estado de equilíbrio é espontâneo, em outras palavras, termodinamicamente favorável. Por esse motivo, a compreensão de como cada mudança no sistema afeta a constante de equilíbrio (ponto no qual o sistema está em equilíbrio) é importante para intuir qual será seu o comportamento. Sendo assim, algumas considerações iniciais são relevantes: em que K é a constante de equilíbrio.
Por estar estritamente relacionado à termodinâmica, como as fórmulas ilustram, o ponto do equilíbrio depende dos fatores:
Sendo assim, para uma mesma reação, a única perturbação que afeta a constante de equilíbrio é a temperatura. Conclui-se, portanto, que a análise dos fatores: Concentração e Pressão é mais simples. Para esses casos, basta analisar qual é a mudança causada pela perturbação em relação ao ponto de equilíbrio, que o comportamento do sistema será justamente o oposto, de maneira a se atingir um novo equilíbrio mas de mesma constante. Já a análise a respeito da influência da temperatura é um pouco diferente. Para ela, é necessário observar qual a mudança na constante de equilíbrio ocasionada pela variação da temperatura. Para tanto, a segunda relação acima será utilizada para inferir se "K" é função crescente ou decrescente da temperatura. Concentração[editar | editar código-fonte]Análise de efeito da concentração no quociente de reação[editar | editar código-fonte], com "a" e "b" sendo definidos para cada elemento a partir da reação em análise. Q (Quociente) é resultado dessa operação, e equivale à constante de equilíbrio quando as concentrações utilizadas são aquelas do momento de equilíbrio. Quando o valor desse quociente não equivale ao do equilíbrio, é possível prever qual será o caminho que o sistema percorrerá: Q< Kc , há necessidade de formação de produtos e consumo de reagentes Q> Kc, há necessidade de consumo de produtos e formação de reagentes
A título de exemplo, analisemos a seguinte reação: , sendo as letras minúsculas os coeficientes da reação. Para ela, o quociente de reação seria expresso por: Assumindo que a reação esteja inicialmente em equilíbrio,
Ao se aumentar abruptamente a concentração de A ou B, Q se torna menor que Kc. Assim, o sistema se comportará de modo a consumir reagentes e formar produtos, aumentando Q de volta ao valor inicial. Dizemos que a adição de reagentes desloca o equilíbrio no sentido de formar produtos.
Ao se diminuir a concentração de A ou B, Q se torna maior que Kc. Assim, o sistema se comportará de maneira a consumir produtos e formar reagentes, diminuindo Q de volta ao valor inicial . Dizemos que a retirada de reagentes desloca o equilíbrio no sentido de formar reagentes.
Ao se aumentar a concentração de C, Q se torna maior que Kc. Assim, o sistema se comportará de forma a consumir produtos e formar reagentes, diminuindo Q de volta ao valor original. Dizemos que a adição de produtos desloca o equilíbrio no sentido de formar reagentes.
Ao se diminuir a concentração de C, Q se torna menor que Kc. Assim, o sistema se comportará de modo a consumir reagentes e formar produtos, aumentando Q de volta ao valor inicial. Dizemos que a retirada de produtos desloca o equilíbrio no sentido de formar produtos. A observação desses resultados permite inferir, em um sistema em equilíbrio químico: Ao se introduzir determinada espécie química participante da reação, o equilíbrio se deslocará de forma a consumi-la Ao se retirar determinada espécie química participante da reação, o equilíbrio se deslocará de forma a formá-la Exemplo e aplicabilidade[editar | editar código-fonte]Ao se aumentar a concentração de gás nitrogênio (N2) o equilíbrio será deslocado no sentido oposto ao que sofreu esse aumento, ou seja, seria deslocado no sentido direto da reação (deslocamento para a direita), favorecendo a formação de produtos, aumentando assim a quantidade de amônia (NH3) formada e consequentemente reduzindo a quantidade de gás hidrogênio (H2). Fator contrário seria observado ao se reduzir a concentração de gás hidrogênio (H2). A redução de concentração desse reagente deslocaria o equilíbrio para o mesmo lado que sofre a diminuição, fazendo com que o equilíbrio seja deslocado no sentido inverso (deslocamento para a esquerda), desfavorecendo a formação de produtos, isto é, a produção de amônia é aumentada em altos valores de concentração de gás hidrogênio, mas não é favorecida em baixas quantidades, tanto do gás hidrogênio, como do gás nitrogênio. Em outras palavras, pode-se afirmar que o rendimento da reação diminui com essa diminuição da concentração de H2. Pressão[editar | editar código-fonte]Relação com os mols de gás[editar | editar código-fonte]O deslocamento de equilíbrio provocado pela mudança das pressões parciais das espécies químicas ocorre quando há diferença na quantidade estequiométrica de mols de gás entre reagentes e produtos de uma reação. Isso ocorre porque a variação na pressão (com temperatura constante) está vinculada a uma mudança de volume. Essa variação no volume acarretará mudança desigual nas pressões parcias de reagentes e produtos, fazendo com que se saia da condição de equilíbrio. O sistema agirá, então, no sentido contrário à perturbação, retornando gradualmente ao ponto de equilíbrio. É possível prever qual será o comportamento do sistema seguindo o seguinte raciocínio: Com esse resultado, façamos a análise semelhante à do caso anterior, avaliando o quociente de reação e seguindo a mesma reação exemplo , sendo as letras minúsculas os coeficientes da reação e admitindo todas as espécies no estado gasoso No equilíbrio , e Kp é constante em relação às pressões parciais. Analogamente ao caso das concentrações, o valor de Qp em condições diferentes do equilíbrio químico nos permite avaliar qual será o caminho percorrido pelo sistema:
Para que se saiba qual será o efeito da variação da pressão, basta avaliar o que acontece com Qp para essas mudanças. Escrevendo a expressão de Qp e manipulando tem-se que: sendo as quantidades em mol constantes, Qp varia com o volume segundo a relação: , com sendo a variação da quantidade em mols de espécies químicas gasosas na reação
Para esse caso, Qp é proporcional ao volume elevado a um número negativo. Assim, o aumento do volume (diminuição da pressão) diminui Qp. Por isso, há tendência de se formar produtos e consumir reagentes, para que Qp aumente e retorne ao valor inicial. Dizemos que a diminuição da pressão favoreceu o sentido de formar produtos. Por outro lado, a diminuição do volume (aumento da pressão) aumenta Qp. Assim, há tendência de se formar reagentes e consumir produtos, para que Qp diminua e retorne ao seu valor de equilíbrio. Dizemos que o aumento da pressão favoreceu o sentido de formar reagentes.
Para esse caso, Qp é proporcional ao volume elevado a um número positivo. Assim, o aumento do volume (diminuição da pressão) aumenta Qp. Por isso, há tendência de se forma reagentes e consumir produtos, para que Qp diminua e retorne ao valor inicial. Dizemos que a diminuição da pressão favoreceu o sentido de formar reagentes Por outro lado, a diminuição do volume (aumento da pressão) diminui Qp. Assim. há tendência de se formar produtos e consumir reagentes, para que Qp aumente e retorne ao seu valor de equilíbrio. Dizemos que o aumento da pressão favoreceu o sentido de formar produtos. Para ambos os casos é clara a relação: O aumento na pressão favorece o sentido em que há menos mols de gás A diminuição na pressão favorece o sentido em que há mais mols de gás Exemplo e aplicabilidade[editar | editar código-fonte]Quando recorremos a mesma reação de síntese de amônia do exemplo anterior, podemos observar a relação da pressão com o deslocamento de equilíbrio. Percebe-se que no lado dos reagentes, há a presença de 4 mols no estado gasoso e no lado dos produtos, apenas 2 mols no estado gasoso. Ao se aumentar a pressão desse sistema, poderíamos afirmar que o equilíbrio seria deslocado no sentido que possui o menor número de mols, sendo esse o sentido direto, sentido de formação de produtos, aumentando a quantidade de amônia formada (NH3). Quando se diminui a pressão do sistema, pode-se afirmar que o equilíbrio químico será deslocado no sentido inverso da reação química, desfavorecendo a produção da amônia (NH3) Adição de gases inertes[editar | editar código-fonte]Gases inertes, como os gases nobres, são aqueles que não reagem com os elementos químicos da solução. Adicionando um gás inerte a um equilíbrio gasoso à um volume constante não resulta em um deslocamento, pois a adição de um gás não reativo não muda o equilíbrio da reação, já que ele aparecerá em ambos os lados da equação, como no exemplo abaixo, onde se adicionou 2 mols de Hélio (He) gasoso:
Temperatura[editar | editar código-fonte]Análise termodinâmica[editar | editar código-fonte]A análise da mudança causada pela variação da temperatura em um equilíbrio químico exige observar como a constante de equilíbrio varia com a temperatura. Da Termodinâmica Química tem-se que: fazendo , e reorganizando a expressão: (Equação 1) Como apenas o primeiro fator depende da temperatura, ele é o único que precisa ser analisado. Expressão A:
Para esse caso, a "Expressão A" é negativa. O aumento da temperatura a torna o resultado da fração mais próximo de zero, ou seja, menos negativo. Como a "Expressão A" é expoente na "Equação 1", o fato de ela se tornar menos negativa faz com que o resultado da exponencial seja maior. Por isso, o aumento da temperatura aumenta o valor da constante de equilíbrio. Em outras palavras, as reações endotérmicas são favorecidas pelo aumento da temperatura. Já a diminuição da temperatura diminui a constante de equilíbrio, e, por isso, não favorece o sentido endotérmico.
Para esse caso, a "Expressão A" é positiva. O aumento da temperatura torna o resultado da fração mais próximo de zero, isto é, menos positivo. Como a "Expressão A" é expoente na "Equação 1", o fato de ela se tornar menos positiva faz com que o resultado da exponencial seja menor. Por isso, o aumento da temperatura diminui o valor da constante de equilíbrio. Assim, as reações exotérmicas não são favorecidas pelo aumento da temperatura. Já a diminuição da temperatura aumenta a constante de equilíbrio, de tal maneira que favorece o sentido exotérmico. Em síntese, é possível afirmar que:
Conclusão geral e exemplo[editar | editar código-fonte]Para a temperatura, deve-se atentar para a classificação da reação quanto a mesma ser exotérmica ou endotérmica. Vale ressaltar que reações exotérmicas são aquelas que liberam calor (ΔH negativo), enquanto reações endotérmicas absorvem calor (). Quando há um aumento da temperatura, o equilíbrio químico é deslocando no sentido endotérmico da reação química. Ao se realizar diminuições nos valores de temperatura, o equilíbrio químico é deslocado no sentido exotérmico da reação química. Observe a reação química abaixo: + Energia Observa-se que trata-se de uma reação exotérmica por produzir calor (liberar calor), e com isso o valor de ΔH será negativo.Como a reação química é exotérmica, o sentido direto é exotérmico e o sentido inverso da reação é endotérmico. Ao se aumentar a temperatura do sistema, o equilíbrio se deslocará no sentido endotérmico da reação, que é o sentido inverso. Nesse caso, pode-se visualizar que o aumento da temperatura não favorece a formação de produtos. Ao aumentar a temperatura para a reação química mencionada acima, o equilíbrio é deslocado no sentido dos reagentes (lado esquerdo), aumentando a concentração dos gases hidrogênio e nitrogênio (H2 e N2), reduzindo a quantidade de amônia (NH3) formada. Efeito contrário é observado sob baixas temperaturas, onde em menores temperaturas o equilíbrio é deslocado no sentido exotérmico da reação, que é o sentido direto (lado direito da reação), favorecendo a formação de amônia, e sendo assim, aumentando a quantidade de amônia formada.. A ação dos catalisadores[editar | editar código-fonte]O catalisador apenas acelera a velocidade a que decorre a reação química, não afetando o equilíbrio químico, rendimento ou constante de equilíbrio. Um catalisador pode assim ser útil numa reação química, afetada pelos fatores anteriormente mencionados, pois permite que o equilíbrio seja atingido mais rapidamente, com o mesmo rendimento, mas num menor espaço de tempo aumentando assim a produtividade da reação.Os catalisadores não alteram o equilíbrio químico. Referências
O que diz o princípio de Chatelier?Princípio de Le Chatelier: quando se aplica uma força em um sistema em equilíbrio, ele tende a se reajustar no sentido de diminuir os efeitos dessa força. Alterações da acidez e basicidade agem como forças externas em equilíbrios químicos. O sistema precisa então se deslocar para amenizar os efeitos dessa força.
O que diz o Princípio de Le Chatelier Brainly?“Pelo princípio de lê chatelier, quando se aumenta a concentração de uma das substâncias, o equilíbrio se desloca no sentido da reação em que essa substância se transforma,e quando se diminui a concentração de uma dessas substâncias, o equilíbrio se desloca no sentido da reação em que essa substância se forma.”
Qual o Princípio de Le Chatelier sobre o deslocamento do equilíbrio químico?De acordo com o princípio de Le Chatelier, se a pressão de um sistema for aumentada, ocorrerá o deslocamento do equilíbrio no sentido de maior volume, enquanto que se a pressão for diminuída ocorrerá o deslocamento do equilíbrio. Aumentando a pressão = equilíbrio desloca para a direita (por ser o lado de menor volume).
O que diz o Princípio de Le Chatelier em relação à concentração pressão volume e temperatura?O Princípio de Le Chatelier diz que, se um sistema estiver em equilíbrio e algum fator externo, como variação da concentração, da pressão ou da temperatura, acontecer; o sistema deslocará o equilíbrio químico a fim de minimizar as perturbações causadas.
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