Inúmeras reações que ocorrem no nosso dia a dia são irreversíveis, ou seja , os reagentes se rearranjam formando produtos e a reação ocorre num só sentido. A reação de glicose e oxigênio que produz água e gás carbônico é um exemplo de reação irreversível.
C6H12O6 --> CO2 + H2O
No entanto, algumas reações químicas não adotam o mesmo comportamento, e por isso são chamadas de reversíveis. Nesse caso não há apenas uma reação ocorrendo num só sentido, e sim, duas reações que acontecem simultaneamente, onde reagentes originam produtos pela reação direta e produtos originam reagentes pela reação inversa.
As reações direta e inversa ocorrem em velocidades diferentes, mas tendem a se igualar. Quando ambas as velocidades das reações direta e inversa se tornam iguais, e, portanto, as concentrações de todas as substâncias da reação permanecem constantes, diz-se que a reação atingiu seu equilíbrio químico. Veja:
Observe no gráfico, que, no instante t, a concentração dos reagentes e dos produtos passou a ser constante, o que indica que a reação está em equilíbrio químico.
Quando uma reação reversível atinge o equilíbrio químico, a relação dos produtos e reagentes é constante (o que não quer dizer que isso ocorra em proporção de 1 : 1 necessariamente), o que recebe o nome de constante de equilíbrio. A constante de equilíbrio pode ser expressa em termos das concentrações em mol/L (Kc), em que não entram os sólidos, ou em termos de pressão parcial (Kp), em que somente os gases participam.
Através do valor da constante de equilíbrio, é possível obter a relação dos reagentes e produtos, assim, se Kc ou Kp forem iguais a 1, a concentração dos reagentes e dos produtos é igual, se maiores que 1, a concentração dos produtos é maior que a dos reagentes (reação de alto rendimento), e, por fim, se menores que 1, a concentração dos reagentes é maior que a dos produtos (baixo rendimento da reação).
O equilíbrio pode ser classificado em homogêneo e heterogêneo. Equilíbrio homogêneo se dá quando todos os reagentes e produtos estão num mesmo estado, seja ele líquido, sólido, gasoso ou aquoso. O heterogêneo, ao contrário, ocorre quando existem substâncias em estados diferentes.
O grau de equilíbrio é determinado pela divisão da quantidade de reagente consumida pela quantidade inicial do mesmo reagente. Esse grau varia de acordo com a temperatura e a concentração, e nos casos em que há gases na reação, a pressão também é fator de variação.
Observações relevantes:
- A maioria das reações químicas é reversível, ao contrário do que se imagina.
- Uma vez atingido o equilíbrio, as propriedades macroscópicas (cor, volume) do sistema em equilíbrio não se alteram mais.
- Nas reações em que há substâncias gasosas, o equilíbrio químico somente será alcançado se o sistema for fechado.
Referências
http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_equilibrio_quimico.pdf
http://www.profpc.com.br/equil%C3%ADbrio_qu%C3%ADmico.htm
http://educar.sc.usp.br/quimapoio/equil.html
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/equilibrio-de-reacoes-quimicas/