Equilíbrio Químico — Termodinâmica e Le Chatelier
Constante de Equilíbrio — Fundamentação Termodinâmica
O equilíbrio é atingido quando , ou seja, quando a energia livre de Gibbs é mínima.
No equilíbrio, e :
Isso conecta diretamente a termodinâmica (ΔG°) ao equilíbrio (K).
Expressões de K
Para aA + bB ⇌ cC + dD:
Kc (concentrações molares)
Kp (pressões parciais)
Relação entre Kp e Kc
onde = mols de gás (produtos) − mols de gás (reagentes).
IMPORTANT
Sólidos e líquidos puros têm atividade = 1 e não entram na expressão de K. Isso é consequência da termodinâmica (atividade de espécies puras = 1 no estado padrão).
Quociente de Reação (Q) vs. K
| Situação | Conclusão |
|---|---|
| Q < K | Reação prossegue para produtos (→) |
| Q = K | Sistema em equilíbrio |
| Q > K | Reação prossegue para reagentes (←) |
Princípio de Le Chatelier
Perturbações deslocam o equilíbrio para minimizar o efeito. Análise via Q:
Variação de Concentração
- Adicionar reagente: Q < K → desloca para produtos
- Remover produto: Q < K → desloca para produtos
Variação de Pressão (sistemas gasosos)
- Aumentar pressão (reduzir volume): desloca para o lado com menor Δn_g
- Se Δn_g = 0: pressão não desloca o equilíbrio
Variação de Temperatura
- ΔH° < 0 (exotérmica): K diminui com T (equilíbrio recua)
- ΔH° > 0 (endotérmica): K aumenta com T
Catalisador
Não altera K. Reduz o tempo para atingir o equilíbrio — acelera igualmente reação direta e inversa.
Equilíbrios em Solução Aquosa
Ácidos e Bases (Brønsted–Lowry)
Solução Tampão — Equação de Henderson–Hasselbalch
- Capacidade tampão máxima: pH ≈ pKa (proporção 1:1)
- Limitada: se adicionar excesso de ácido/base, pH muda bruscamente
Produto de Solubilidade (Ksp)
Efeito do íon comum: adicionar íon em comum diminui a solubilidade (Q > Ksp → precipitação).
Efeito do pH: se o ânion é base conjugada de ácido fraco, a solubilidade aumenta em meio ácido (Le Chatelier: H⁺ consome B⁻, deslocando dissolução).
TIP
Em questões de ITA com equilíbrio e temperatura, sempre cheque se pede K a temperatura diferente — use van't Hoff integrada. Frequentemente pedem para combinar Kc, Kp e ΔG° na mesma questão.