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Deslocamento do equilíbrio

Já vimos nos tópicos anteriores o que é um equilíbrio químico. Agora vamos estudar alguns fatores que alteram esse equilíbrio, deslocando a reação química no sentido da reação direta ou da inversa.

Os fatores que podem deslocar o equilíbrio de uma reação são: temperatura, pressão e concentração.

Segundo o Princípio de Le Chatelier, “Quando se aplica uma força externa a um sistema em equilíbrio, o sistema tende a reajustar-se no sentido de fugir à ação dessa força”. Ou seja, quando uma força externa é aplicada a um sitema em equilíbrio, este tende a reajustar-se no sentido de minimizar essa força. Vejamos agora o comportamento dos sistemas submetidos a essas forças externas.

1. CONCENTRAÇÃO:

Bom, vamos a um exemplo prático. Imagine que você tenha dois recipientes com água ligados por uma canaleta. O nível de água está acima da canaleta, de modo que a concentração de água dos recipientes está igualada (em equilíbrio). Imagine agora que joguemos um pouco de água no recipiente do lado esquerdo. O que acontece? A água permanece no recipiente esquerdo ou parte dela passará pela canaleta até o recipiente da direita? 

É claro que a água se deslocará em parte para a direita, a fim de rotomar o equilíbrio. Consegue visualizar?

O comportamento de um sistema funciona de forma análoga a esta ilustração que fizemos. Se aumentarmos a concentração de um reagente, a reação vai se deslocar no sentido da formação de produtos até atingir o equilíbrio novamente, e o contrário acontece se aumentarmos a concentração de um dos produtos.
Viu como é simples?

Agora observe o seguinte sistema em equilíbrio, no qual temos um ácido reagindo com álcool e produzindo éster e água:
Sabemos (pela própria indicação da seta) que há duas reações ocorrendo, a direta e a inversa. Nesta reação,
(a) o que acontece se aumentarmos a concentração de álcool?
(b) e se aumentarmos a concentração de éster?
(c) e se diminuirmos a concentração do ácido?

Como a velocidade de uma reação é diretamente proporcional à concentração, quando aumentamos a concentração, aumentamos a velocidade da reação. Neste caso, na pergunta (a), a velocidade da reação direta aumenta, deslocando o equilíbrio do sistema para a direita, no sentido de formação dos produtos. Já na pergunta (b), acontece o contrário, pois, aumentando a concentração de um produto, a velocidade da reação inversa aumenta, e o equilíbrio se desloca para a esquerda, no sentido de formação dos reagentes. Na (c), diminuimos a concentração de um reagente, portanto, diminuimos a velocidade da reação direta, deslocando o equilíbrio para a esquerda, no sentido de formação de reagentes. 

É só lembramos dos recipientes com água unidos pela canaleta. Viu como é fácil?

2. TEMPERATURA:

Tomemos a equação abaixo:
Como você já deve ter notado, a reação direta é exotérmica, ou seja, libera calor, enquanto que a reação inversa é endotérmica, ou seja, absorve calor. Se aumentarmos a temperatura do sistema, o que você acha que pode acontecer? Pense bem, ao aumentarmos a temperatura, fornecemos mais calor ao sintema, então, só podemos estar favorendo a reação que absorve calor! Da mesma forma, se diminuirmos a temperatura do sistema, resfriando-o, favorecemos a reação que libera calor, já que ao perder calor o sistema tenta produzir mais para retomar seu estado de equilíbrio.

Na verdade, qualquer aumento de temperatura aumenta a velocidade das duas reações, a direta e a inversa. O que acontece é que a velocidade da reação endotérmica tem um aumento mais significativo, o que faz com que o equilíbrio se desloque no sentido dela.

3. PRESSÃO

Mais uma vez vamos partir da observação de uma reação:

Como você pode notar, no lado dos reagentes tínhamos 4 volumes, mas nos produtos ficamos com apenas 2 volumes. Isso significa que a reação direta ocorre com contração de volume, enquanto que a inversa ocorre com expansão de volume. 

Segundo a Lei de Boyle-Mariotte, sob temperatura constante, um aumento da pressão de um sistema favorece a contração de volume. Neste caso, se aumentarmos a pressão do sistema representado pela equação acima, o equilíbrio se deslocará na direção da reação que ocorre com contração de volume, ou seja, no sentido da reação direta. Caso diminuíssemos a pressão, o equilíbrio se deslocaria no sentido da reação inversa.

Esta relação pode ser facilmente depreendida se lembrarmos da equação de Clapeyron:

PV = n . R . T

Quando aumentamos a pressão de um sistema, ele logo trabalhará para diminuir esta pressão e retomar a situação de equilíbrio. Como vimos na igualdade acima, a pressão (P) é diretamente proporcional ao número de mols (n), ou seja, para a pressão diminuir o sistema deve diminuir o número de mols, e é por isso que com o aumento da pressão o equilíbrio se desloca na direção da reação que ocorre com contração de volume.

ATENÇÃO: Quando temos um sistema no qual não há variação de volume, o aumento ou diminuição da pressão NÃO desloca o equilíbrio. Ex.:
Da mesma forma, se introduzirmos um gás inerte ao sistema, ou seja, um gás que não reage com nenhuma das substâncias da reação, o equilíbrio também NÃO se deslocará. Isso ocorre porque, apesar deste gás aumentar a pressão total do sistema, ele não altera as pressões parciais ou concentrações de qualquer das substâncias envolvidas no equilíbrio.

CATALISADORES:

Os catalisadores são utilizados para acelerar as reações, porém, eles não interferem em nada no resultado dessas reações. Seu efeito é unicamente o de acelerar a velocidade das reações direta e inversa, fazendo com que o sistema chegue mais rapidamente ao equilíbrio. Portanto, a introdução de um catalisador em um sistema não desloca o equilíbrio deste.

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