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Equilíbrios químicos homogêneos e heterogêneos

Química

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.
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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

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

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 14 de outubro de 2019.

Lista de Exercícios
Questão 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)

Questão 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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