Quando as reações reversíveis atingem um ponto em que a velocidade com que os produtos se formam (reação direta) e a velocidade com que os produtos são consumidos (reação inversa) tornam-se constantes e iguais, dizemos que foi atingido o Equilíbrio químico. Cada reação em equilíbrio possui uma constante de equilíbrio (Kc) característica, que se modifica apenas com a variação da temperatura. Se houver pelo menos um gás participando da reação, ela terá também uma constante em termos de pressão, simbolizada por Kp.
No texto Constante de equilíbrio Kc e Kp é mostrado que para escrever as expressões dessas constantes, temos que verificar os estados físicos delas. Assim, surgem dois tipos de equilíbrios químicos, que são:
1. Equilíbrio homogêneo: São aqueles em que todos os participantes da reação, quer sejam reagentes, quer sejam produtos, estão em um mesmo estado de agregação, e o resultado é um aspecto homogêneo em todo o sistema. Geralmente os equilíbrios homogêneos são formados apenas por gases. Veja alguns exemplos abaixo e observe que somente o último equilíbrio trata-se de um equilíbrio homogêneo líquido, pois todas as espécies químicas são soluções aquosas. Veja também que, nesses casos, todos as substâncias aparecerão nas expressões de Kc e Kp:
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g) Kc = __[NH3]2__ Kp = __(pNH3)2__
[N2] . [H2]3 (pN2). (pH2)3
2 O3(g) ↔ 3 O2(g) Kc = [O2]3 Kp = (pO2)3
[O3]2 (pO3)2
H2(g) + I2(g) ↔ 2 HI(g) Kc = __2__ Kp = __(pHI)2__
[H2] . [I2] (pH2) . (pI2)
CO(g) + NO2(g) ↔ CO2(g)+ NO(g) Kc = [CO2 ]. Kp = (pCO2 ). (pNO)
[NO2] . (pNO2) . (pCO)
2 SO3(g) ↔ 2 SO2(g) + O2(g) Kc = [SO2]2. [O2] Kp= (pSO2)2. (pO2)
[SO3]2 (pSO3)2
Fe2+(aq) + Cu2+(aq) ↔ Fe3+(aq) + Cu+(aq) KC = [ Fe3+]. [Cu+] Kp = não é definido.
[Fe2+]. [Cu2+]
Visto que não possui nenhum gás, para esse último equilíbrio químico não existe a expressão de Kp.
Na figura no início do texto foi apresentada, do lado direito, uma garrafa contendo dois gases em equilíbrio, que são o dióxido de nitrogênio (NO2) e o tetróxido de dinitrogênio (N2O4):
2 NO2(g) ↔ N2O4(g) Kc = [ N2O4] Kp = (pN2O4)
[NO2]2 (pNO2)2
O NO2 é um gás de cor castanho-avermelhada, enquanto o N2O4 é incolor, sendo que, no equilíbrio, eles misturam-se, formando uma espécie de “nuvem gasosa” de cor castanho-clara em toda a sua extensão.
2. Equilíbrio heterogêneo: São aqueles em que pelo menos umas das substâncias participantes da reação está em um estado físico diferente das demais, geralmente no estado sólido. Com isso, o aspecto do sistema não fica uniforme, mas é possível visualizar diferentes fases.
Nesses casos, quando as expressões da constante de equilíbrio são escritas, não se deve escrever as substâncias sólidas, pois suas concentrações são constantes.
Exemplos:
HCl(aq) + AgNO3(aq) ↔ AgCl(s) + HNO3(aq) KC = [HNO3]____ Kp = não é definido.
. [AgNO3]
C(s) + O2(g) ↔ CO2(g) KC = Kp = (pCO)
[O2] (pO2)
Zn(s) + Cu2+(aq) ↔ Cu(s) + Zn2+(aq) KC = [ Cu2+] Kp = não é definido.
[Zn2+]
CaO(s) + CO2(g) ↔ CaCO3(s) KC = __1__ Kp = __1__
[CO2] (pCO2)
Na ilustração apresentada no início deste texto foi mostrado um tubo de ensaio do lado esquerdo que continha um sistema em equilíbrio heterogêneo. Trata-se da reação entre as soluções de sulfato de cobre (II) e hidróxido de sódio. Veja a seguir:
CuSO4(aq) + 2 NaOH(aq) ↔ Na2SO4(aq) + Cu(OH)2(s) KC = [Na2SO4]____ Kp = não é definido.
.
Veja que, entre os produtos, forma-se o precipitado hidróxido de cobre (II), que é sólido e fica bem visível em meio à solução aquosa. A cor azul deve-se aos íons de cobre que estão presentes no sistema.
* Crédito editorial da imagem do hidróxido de cobre (II): Autor: Егор Осин / Imagem extraída de: Wikimedia Commons
Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química
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