Constante de Equilíbrio

Por Luiz Ricardo dos Santos
A constante de equilíbrio é um valor que relaciona as concentrações das espécies reagentes e do produto no momento em que ocorre o equilíbrio.

Onde Kc representa o valor das constantes de equilíbrio em uma temperatura determinada , em função da concentração da espécies em mol L -1 ou [ ] mol L-1 . Em caso da ocorrência da reação em fase gasosa, a constante é comumente expressa Kp, em função das pressões parciais das espécies presentes no equilíbrio.

Exemplo: Reação onde as espécies apresentam-se em fase gasosa no equilíbrio:

Para a reação genérica a abaixo:

As substâncias presentes no equilíbrio podem estar em diferentes estados físicos (líquido, sólido e/ou gasoso), formando um equilíbrio heterogêneo nesse caso a constante K não considera, as concentrações do líquidos e sólidos puros, uma vez que, nesse contexto a sua variação de concentração será desprezível.

Como exemplos temos a reação de calcinação do Carbonato de Cálcio, dada por:

Como o [CO2] é uma espécie em fase gasosa podemos relacionar as constantes Kc eKp de acordo com equação mencionada a seguir:

Kp = Kc . RT (Δn)

Onde:

  • Kp é a constante de equilíbrio em função da pressão.
  • Kc é a constante de equilíbrio em função da concentração.
  • R é a constante de Clapeyron ou seja R= 0,082 L atm-1
  • T é temperatura em Kelvins (K) onde K= T em °C + 273,15
  • Δn é a variação do número de mols ou seja  Δn = (n produto)-(n reagentes)

Relação das Constantes de equilíbrio e grandezas Termodinâmicas:

A variação de energia livre ΔG de um sistema representa a energia requerida para que seja realizado trabalho útil, em sua mudança de estado. No decorrer da reação observamos que a capacidade de realização de trabalho útil vai gradativamente diminuindo, com o consumo dos reagentes e formação de produto deste modo o sistema atinge o equilíbrio dinâmico, o que mostra que a ΔG tanto dos produtos quanto dos reagentes são iguais fornecendo ΔG=0. De acordo com o diagrama abaixo conclui-se que:

ΔG= 0 Sistema atingiu equilíbrio dinâmico
ΔG= positiva A reação ocorre em favor dos reagentes
ΔG= negativa Segue para o estado de equilíbrio

Ou expressando por meio das equações:

Bibliografia:

Vogel, Arthur Israel, 1905-Química Analítica Qualitativa / Arthur I. Vogel ; [tradução por Antonio Gimeno da] 5. ed.  rev. por G. Svehla.- São Paulo : Mestre Jou, 1981 .

James Brady, Humiston Gerard E. QUÍMICA GERAL - VOL. 2 - 2ª EDIÇÃO