O arroto: por quê?
Fedor de peixe
Esterificação: a ação do agente desidratante
Síntese da amônia: efeito da temperatura e da pressão
Sabemos que um sistema que se encontra em equilíbrio – após ter alcançado a igualdade para as velocidades do sentido direto e inverso – tende a permanecer nessa situação. No entanto, quando algum agente externo exerce sua interferência sobre o tal sistema, gerando uma perturbação que o tire da situação de equilíbrio – isto é, faz com que um sentido da reação adquira velocidade maior que a de outro sentido –, o próprio sistema se encarrega de minimizá-la, a fim de voltar ao equilíbrio. Como ele faz isso? Deslocando a reação para um dos sentidos.
A essa “reação” do sistema às perturbações externas, os cientistas deram o nome de Princípio de Le Chatelier, haja vista que foi Henri Louis Le Chatelier, em 1884, quem cunhou o enunciado de tal princípio. Mas quais são as ações ou perturbações externas que afetam o equilíbrio dos sistemas? A resposta é: concentração, pressão e temperatura.
Importante!
Dos fatores citados acima, o único que tem a capacidade de alterar o valor da constante de equilíbrio (Kc) é a temperatura. Vou te lembrar isso algumas vezes ao longo deste resumo, fique de olho e grave bem.
Concentração
Influências básicas:
Ao aumentarmos a concentração de um composto, o equilíbrio se desloca no sentido de consumir este composto. Ou seja, se aumentamos a quantidade de um reagente, o equilíbrio se desloca no sentido direto, para diminuir a concentração desse reagente; já se aumentamos a quantidade de um produto, o equilíbrio se desloca no sentido inverso, para diminuir a concentração desse produto. Ainda em outras palavras, ao se aumentar a concentração de um composto da reação, o equilíbrio se desloca pro lado oposto da seta.
Exemplo:
v1 = k1 [CO2]
v2 = k2 [HCO3-] [H+]
Obs: Sólidos e líquidos puros não entram na lei de velocidade, por isso a água não entrou em v1.
Este é o sistema encontrado dentro de uma garrafa de água gaseificada. Por ser uma situação de equilíbrio, v1 é igual a v2 (v1 = v2). Quando bebemos a água, esse sistema cai pro nosso estômago, que é ácido, o que significa dizer que lá a concentração de H+ é alta.
Neste caso, para qual lado o equilíbrio se deslocou? Para o lado esquerdo, sentido 2 (inverso). Isso é simples de perceber, pois se v2 agora é o sentido de maior velocidade, a reação está andando mais para a esquerda do que para a direita. Este deslocamento faz com que as concentrações dos reagentes aumentem até alcançar um novo estágio de equilíbrio. Ou seja, forma-se mais água e CO2, provocando-nos o arroto.
Pressão
Em primeiro lugar, precisamos ter em mente que o fator pressão só influi sobre equilíbrios gasosos, e nos lembrar que a relação entre pressão e volume é íntima e inversa (são inversamente proporcionais). Ou seja, quando aumentamos a pressão sobre um sistema gasoso, seu volume diminui. Já se diminuímos a pressão sobre ele, seu volume aumenta.
No sistema gasoso abaixo, por exemplo, ao pressionarmos o êmbolo (vermelho), o espaço onde o gás está inserido diminui, ou seja, seu volume se reduz. O que fizemos foi uma compressão do gás.
Ao puxarmos o êmbolo para cima, em contrapartida, o espaço onde o gás está inserido fica maior, ou seja, seu volume aumenta. O que fizemos foi uma descompressão/expansão do gás.
Dito isso, já podemos prosseguir para as influências básicas:
a. Ao aumentarmos a pressão de um sistema em equilíbrio, o equilíbrio se desloca para o lado de menor volume. Isto é simples de entender, acompanhe:
3H2(g)+N2(g) ⇌ 2NH3(g)
No sistema gasoso em equilíbrio acima, a reação direta produz 2 mols de gás; já a reação inversa produz 4 mols de gás, no total (3 mols de H2 + 1 mol de N2). Em determinado volume, este sistema mantém cada um desses gases em concentração adequada ao espaço que ocupam (e isso constantemente, por estar em situação de equilíbrio).
Assim, quando comprimimos este recipiente, seu volume diminui, e as concentrações preexistentes precisam se alterar para que o conjunto dos gases caiba no novo e menor espaço. É óbvio que a nova conformação exige um volume menor de gases. Para tanto, o equilíbrio terá de se deslocar para formar uma quantidade de gases que ocupem menos espaço do que o que havia antes, e a saída terá que ser o deslocamento no sentido direto, o que forma apenas 2 mols de gás.
b. Ao diminuirmos a pressão de um sistema em equilíbrio, o equilíbrio se desloca para o lado de maior volume. Utilizamos o mesmo raciocínio do caso “a”, aproveitando o caso da produção de amônia.
Quando descomprimimos aquele recipiente, seu volume aumenta, e as concentrações preexistentes precisam se alterar para que o conjunto dos gases se adeque ao novo e maior espaço. É óbvio, da mesma forma, que a nova conformação exige um volume maior de gases. Para tanto, o equilíbrio terá de se deslocar para formar uma quantidade de gases que ocupem mais espaço do que o que havia antes, e a saída terá que ser o deslocamento no sentido inverso, o que forma 4 mols de gás.
Temperatura
Influências básicas:
Ao aumentarmos a temperatura de um sistema, o equilíbrio se desloca no sentido da reação endotérmica, ou seja, a que absorve calor mais do que libera, para formar produtos.
Ao diminuirmos a temperatura de um sistema, o equilíbrio se desloca no sentido da reação exotérmica, ou seja, a que libera calor mais do que absorve, para formar produtos.
Importante!
Toda reação química absorve energia (calor) para quebrar as ligações interatômicas dos reagentes e libera calor para formar as ligações interatômicas dos produtos, como vimos no estudo da entalpia de ligações. O calor absorvido ou liberado, portanto, o ΔH, se trata apenas de um saldo de calor. Isso nos diz que o aumento de temperatura acelera qualquer reação química, mas acelera mais a que precisar absorver mais calor para acontecer (a endotérmica).
EXEMPLO:
Neste caso, a reação direta é exotérmica, porque libera calor como saldo; a reação inversa é endotérmica, porque absorve calor como saldo.
Para aumentarmos a temperatura do sistema, fornecemos calor a ele. E, mais uma vez, é tranquilo de enxergar que o fornecimento de calor favorece mais o sentido da reação que absorve mais calor (o endotérmico). Já a retirada de calor, isto é, a diminuição da temperatura do sistema, atrapalha menos o sentido da reação que precisa de menos calor para acontecer.
E os catalisadores?
Como deslocam o equilíbrio de uma reação reversível? Simples: não deslocam. O efeito dos catalisadores é acelerar uma reação através do abaixamento da energia de ativação dessa reação, lembra? Esse abaixamento é igual para ambos sentidos de qualquer reação reversível. Portanto, o único efeito do catalisador em um equilíbrio é reduzir o tempo necessário para que o mesmo seja alcançado.
