Equilíbrio Químico – O que é? Características, Composição e Exercícios

Pense em crianças brincando de cabo-de-guerra. Supondo que a quantidade de crianças de cada lado seja igual ou de maneira que a força de ambos os lados seja similar, o movimento de um lado para o outro será constante. No entanto, se em um dos lados há alguém muito mais forte, desnivelando as forças da brincadeira, este lado irá ganhar, e o movimento deixará de ocorrer.

O entendimento sobre um dos conceitos mais importantes da química reside nesse movimento da reação, assim como na brincadeira do cabo-de-guerra.

Mas, do que se trata equilíbrio químico? Esse termo refere-se à propriedade de reações que são reversíveis, ou seja, ocorre a partir dos reagentes formando os produtos e vice-versa. Assim que algumas moléculas do produto são formadas, a reação ocorre no sentindo inverso. Dizemos, portanto, que esses tipos de reações são dinâmicos.

O que é equilíbrio químico?

Equilíbrio químico é definido como um processo dinâmico em que as quantidades de reagentes e produtos se mantêm constantes em uma reação dentro de um sistema fechado. Assim, a velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação inversa, indefinidamente.

Podemos dizer, então, que a reação de equilíbrio só ocorre se:

• A reação for reversível;
• A velocidade da reação direta for igual à da inversa;
• Ocorrer em ambiente fechado.

É importante lembrar que esse equilíbrio pode ser afetado por temperatura, pressão ou concentração do sistema.

Características

• A velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação indireta (independente da concentração dos produtos e reagentes);
• Substâncias em qualquer estado físico podem participar (gases, líquidos, aquosas ou sólidos);
• Os meios nos quais a reação ocorre podem ser ácidos, básicos ou neutros;
• Quando a equação envolve a dissolução de um sal em água, a constante de equilíbrio envolve uma reação de hidrólise salina;
• Forma-se uma solução-tampão, se a solução de reação é composta por um ácido ou uma base fracos + sal;
• A equação pode ser calculada em relação à concentração (mol/L), ao número de íons ou à pressão parcial.

Composição

O equilíbrio é expresso pela fórmula de expressão da constante de equilíbrio (K), ou seja:

Para calcularmos, segue a fórmula:

K = [produtos]^coeficiente / [reagentes]^coeficiente

[ ] : concentração molar mol/L

K: constante de equilíbrio

Adimensional: não possui unidade de medida

Em gráficos, notamos o equilíbrio químico quando as curvas das concentrações (eixo y) se tornam constantes com o passar do tempo:

Exemplos

Confira alguns exemplos desse tipo de equilíbrio:

• Equilíbrio gasoso: 2NO_2(g) ↔ 2NO_(g) + O_2(g);
• Equilíbrio com substância sólida: 2 Al₂O₃ ↔ 4 Al_(s) + 3 O_2(g).

Exercícios resolvidos

1. UFRGS – Para a reação A ↔ 2B, partindo de “A” puro, o gráfico, a seguir, representa a variação das concentrações de “A” e “B” em função do tempo.

Para essa reação, a constante estequiométrica de equilíbrio, nessas condições, vale:

a) 0,60

b) 0,83

c) 1,20

d) 1,67

e) 1,80

Alternativa “e”.  “A” está na curva de cima e “B” está na curva de baixo. Pegamos os valores das concentrações no momento em que as curvas ficam constantes. Aplicando-se a fórmula K = [produtos]^coeficiente / [reagentes]^coeficiente e temos:

Kc = [3]²/[5] Kc = 9/5
Kc = 1,8

2. (Fatec) – Nas condições ambientes, é exemplo de sistema em estado de equilíbrio uma:

a) xícara de café bem quente;

b) garrafa de água mineral gasosa fechada;

c) chama uniforme de bico de Bunsen;

d) porção de água fervendo em temperatura constante;

e) tigela contendo feijão cozido.

Alternativa “b”. O equilíbrio químico só acontece quando a velocidade da reação direta é igual ao da reação indireta. O único exemplo no qual o equilíbrio acontece é na garrafa que está fechada.

3. (CEFET–PR) – Com relação ao equilíbrio químico, afirma-se:

I. O equilíbrio químico só pode ser atingido em sistema fechado (onde não há troca de matéria com o meio ambiente);

II. Num equilíbrio químico, as propriedades macroscópicas do sistema (concentração, densidade, massa e cor) permanecem constantes;

III. Num equilíbrio químico, as propriedades microscópicas do sistema (colisões entre as moléculas, formação de complexos ativados e transformações de substâncias em outras) permanecem em evolução, pois o equilíbrio é dinâmico.

É (são) correta(s) a(s) afirmação(ões):

a) Somente I e II.

b) Somente I e III.

c) Somente II e III.

d) Somente I.

e) I, II e III.

Alternativa “e”. Todas estão corretas.