Vogel: Análise Química Quantitativa
2.3 Equilíbrio químico
HNO3 contendo 0,2 M Ba(NO3)2 é dada por
Segundo a teoria de Debye-Hückel, para soluções em água na temperatura
normal
em que y é o coeficiente de atividade do íon, zi é a carga do íon, I é a força iônica da solução e a é o “diâmetro efetivo” médio de todos os íons em
solução. Para grandes diluições (I0,5 < 0,1) o segundo termo do denominador
pode ser desprezado e a equação se reduz a
No caso de soluções mais concentradas ( 0,5 I > 0,3) um termo adicional BI é
acrescentado à equação, em que B é uma constante empírica. Para um
tratamento mais detalhado da teoria de Debye-Hückel, consulte um texto de
físico-química.
2.3 Equilíbrio químico
Se uma mistura de hidrogênio e vapor de iodo é aquecida a cerca de 450°C
em um vaso fechado, os dois elementos se combinam com formação de
iodeto de hidrogênio, HI. Seja qual for, porém, o tempo empregado no
experimento, um pouco de hidrogênio e iodo permanecem. Se iodeto de
hidrogênio é aquecido a cerca de 450°C, a substância se decompõe para
formar hidrogênio e iodo, mas, independentemente do tempo de
aquecimento, um pouco de iodeto de hidrogênio permanece. Este é um
exemplo de reação reversível em fase gasosa:
H2(g) + I2(g) 2HI(g)
Um exemplo de reação reversível em fase líquida é a reação de
esterificação de etanol pelo ácido acético para formar acetato de etila e
água. Como, porém, o acetato de etila aquecido com água se converte em
etanol e ácido acético, a reação de esterificação nunca se completa:
C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H20
Sabe-se que após um certo intervalo de tempo todas as reações
reversíveis chegam a um estado de equilíbrio químico. Neste estado, a
composição da mistura em equilíbrio permanece constante. Certos
equilíbrios gasosos exigem temperatura e pressão constantes. Além disso,
se as condições (temperatura e pressão) permanecerem constantes, pode-se
atingir o mesmo estado de equilíbrio em qualquer direção de uma dada
reação reversível. No estado de equilíbrio, as duas reações que se opõem
ocorrem com a mesma velocidade e o sistema está em um estado de
equilíbrio dinâmico.
Observe que a composição de um dado equilíbrio pode ser alterada
mudando-se as condições em que está o sistema. Assim, é necessário levar
em consideração o efeito de alterações na (a) temperatura, (b) pressão e (c)
concentração dos componentes. De acordo com o princípio de Le
Chatelier-Braun, se uma restrição é aplicada a um sistema em equilíbrio,
este se ajustará para anular o efeito da restrição. O efeito da temperatura, da
pressão e da concentração deve ser considerado à luz desse princípio.
Temperatura
A formação de amônia a partir de seus elementos
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
é um processo reversível em que a reação direta é acompanhada por
evolução de calor (energia), isto é, é uma reação exotérmica. A reação
inversa absorve calor, isto é, é uma reação endotérmica. Se a temperatura de uma mistura de nitrogênio, hidrogênio e amônia em equilíbrio for