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Equilíbrios químicos homogêneos e heterogêneos

Os equilíbrios químicos homogêneos são os que todos os participantes estão em um único estado físico, já os heterogêneos são os que possuem participantes sólidos.

Acima há dois equilíbrios químicos, sendo que o da esquerda é heterogêneo* e o da direita é homogêneo
Acima há dois equilíbrios químicos, sendo que o da esquerda é heterogêneo* e o da direita é homogêneo
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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 = __[HI]2__ Kp = __(pHI)2__
                                          [H2] . [I2]         (pH2) . (pI2)

CO(g) + NO2(g) ↔ CO2(g)+ NO(g) Kc = [CO2 ]. [NO] Kp = (pCO2 ). (pNO)
                                                           [NO2] . [CO]        (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

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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.
                                                                        
[HCl]. [AgNO3]

C(s) + O2(g) ↔ CO2(g) KC = [CO] 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__
                                                      [CO
2]        (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.
​                                                                                       
[CuSO]. [NaOH]

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

Escritor do artigo
Escrito por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça Escritor oficial Brasil Escola

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Equilíbrios químicos homogêneos e heterogêneos"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrios-quimicos-homogeneos-heterogeneos.htm. Acesso em 23 de julho de 2024.

De estudante para estudante


Lista de exercícios


Exercício 1

Classifique os seguintes equilíbrios em homogêneos ou heterogêneos:

a) 2 NO(g) + O2(g) ↔ 2 NO2(g)

b) PCℓ5(g) ↔ PCℓ3(g) + Cℓ2(g)

c) 1 ácido + 1 álcool ↔ 1 éster + 1 água

d) 4 HCℓ(g) + O2(g) ↔ 2 H2O(g) + 2Cℓ2(g)

e) C(s) + H2O(g) ↔ CO(g) + H2(g)

f) Mg(s) + 2H+(aq)↔ Mg2+(aq) + H2(g)

Exercício 2

Dos equilíbrios químicos apresentados abaixo, qual é heterogêneo e não apresenta expressão definida para a constante de equilíbrio em termos de pressão (Kp)?

a) 2 Fe(s) + 3 H2O(g) ↔ Fe2O3(s) + 3 H2(g)

b) HCℓ(aq) + KOH(aq) ↔ KCℓ(aq) + H2O(ℓ)

c) CaO(s) + CO2(g) ↔ CaCO3(s)

d) C(s) + H2O(g) ↔ CO(g) + H2(g)

e) NaCℓ(aq) + AgNO3(aq) ↔ AgCℓ(s) + NaNO3(aq)

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