Princípio de Le Chatelier
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Olhe para uma garrafa de refrigerante fechada. O que você vê? Sem sacudir, você vê algum gás aí? Alguma bolha? Alguma névoa? Provavelmente, você não vê gás, névoa ou muitas bolhas. Isso porque a pressão na garrafa mantém todas as bolhas e gases da solução. O líquido e o gás estão em equilíbrio.
Agora abra a garrafa. O que você vê? Você provavelmente vê bolhas, espuma ou névoa. Por quê? Porque você alterou a quantidade de pressão no líquido e o gás não permanece mais na solução. A mudança na pressão fez com que a solução de líquido e gás não estivessem mais em equilíbrio. Eventualmente, como você sabe, a maior parte do gás deixará o líquido e o refrigerante ficará vazio. Quando isso acontece, o líquido e o gás voltam ao equilíbrio, apenas um equilíbrio diferente do da garrafa fechada.
O equilíbrio é explicado em química pelo Princípio de Le Chatelier , que afirma que qualquer mudança em uma substância em um lado da equação na concentração, temperatura ou pressão resulta em uma mudança de equilíbrio para se opor à mudança até que um novo equilíbrio seja alcançado. Outra maneira de dizer isso é que quando um sistema que está em equilíbrio é perturbado, o sistema se ajusta para reduzir a mudança.
Por exemplo, você sabe que o volume de um gás diminui com o aumento da pressão. Portanto, se você tem dois volumes de gás em equilíbrio, se um volume diminui com o aumento da pressão, o outro volume deve aumentar com a diminuição da pressão. Pense nisso como uma gangorra. Conforme um lado sobe, o outro deve descer.
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Efeito da mudança na concentração
As reações químicas que estão em equilíbrio são afetadas por três mudanças diferentes: mudança na concentração de produtos ou reagentes, mudança na temperatura e mudança na pressão. Quando uma dessas mudanças ou ‘estressores’ é aplicada a uma reação em equilíbrio, as taxas das reações direta e reversa não são mais iguais. O sistema mudará de modo que mais produto ou mais reagentes sejam produzidos. Com o tempo, porém, um novo equilíbrio químico será alcançado, e as reações direta e reversa serão novamente iguais.
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Se uma reação química em equilíbrio tem mudanças na concentração dos produtos ou reagentes, a reação muda até que volte ao equilíbrio. Por exemplo, se você aumentar a concentração do reagente, esse estresse adicionado ao sistema faz com que a reação produza mais produto, essencialmente tornando sua taxa direta maior do que sua taxa reversa. Como a reação direta está aumentando, diz-se que o equilíbrio muda para a direita. Isso continuará até que a concentração do reagente diminua. Neste ponto, as taxas de avanço e reverso serão iguais novamente e a reação estará em equilíbrio.
Efeito da mudança de temperatura
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A temperatura também exerce pressão sobre o sistema de reação. Se uma reação é exotérmica, o que significa que emite calor à medida que avança, o aumento da temperatura da reação leva a uma mudança para a esquerda. Portanto, mais produto está sendo decomposto e mais reagente está sendo feito. À medida que o produto de uma reação geralmente exotérmica é decomposto, a energia é absorvida, portanto, ao fabricar mais reagentes, parte da energia que é adicionada ao sistema por meio do aumento da temperatura é então removida.
O oposto também é verdade. Se energia na forma de calor for adicionada a uma reação endotérmica, o equilíbrio mudará para a direita e mais produto será produzido.
Efeito da mudança na pressão
O último fator de estresse em um sistema é a pressão. A pressão tem pouco efeito sobre as reações em solução, mas pode afetar as reações do gás. A razão para isso é que o volume que um gás ocupa está relacionado à pressão sob a qual o gás está. Isso é explicado pela Lei de Boyle, que diz que o volume de um gás aumenta à medida que a pressão nesse gás diminui.
Um aumento na pressão favorece a reação que produz menos moléculas de gás. Então, se você tem uma reação de gás, A2 + 3 B2 -> 2 AB3 , você pode ver que no lado esquerdo da reação, há quatro moléculas de gás (uma molécula de A2 e três moléculas de B2 ), e no lado direito, existem dois. Portanto, aumentar a pressão dessa reação faria com que o equilíbrio mudasse para a direita para formar menos moléculas no total. Se a reação fosse ao contrário – 2 AB3 -> A2 + 3 B2 – então o aumento da pressão favoreceria o reagente porque existem apenas duas moléculas de reagente para cada quatro moléculas de produto.
Resumo da lição
Quando um sistema que está em equilíbrio é perturbado, o sistema se ajusta para reduzir a mudança. O equilíbrio é explicado em química pelo Princípio de Le Chatelier , que afirma que qualquer mudança em uma substância em um lado da equação na concentração, temperatura ou pressão resulta em uma mudança de equilíbrio para se opor à mudança até que um novo equilíbrio seja alcançado.
Quando um sistema de reação química é estressado por um aumento na concentração dos reagentes, o sistema se desloca para a direita, em direção aos produtos. Se a concentração de produtos aumenta, o sistema se desloca para a esquerda, em direção aos reagentes.
Quando um sistema de reação química exotérmica é estressado por um aumento na temperatura, a reação muda para a esquerda. Se a reação química for endotérmica e a temperatura aumentar, a reação muda para a direita.
Quando uma reação que envolve gases tem um aumento de pressão, o sistema se desloca na direção que tem o menor número de moléculas de gás, sejam reagentes ou produtos.
Resultados de Aprendizagem
Depois de terminar esta lição, você será capaz de:
- Entre em detalhes sobre o Princípio de Le Chatelier
- Esclareça o que significa uma reação deslocando para a esquerda ou direita
- Explique os efeitos da concentração e da temperatura nas reações químicas
- Esclareça o motivo pelo qual um gás é afetado por uma mudança na pressão