Princípios do equilíbrio quimico

Resumo: Princípios do equilíbrio químico

1 Fundamentação termodinâmica

O critério termodinâmico para uma transformação espontânea, a temperatura e pressão constantes, é G < 0. Então, a temperatura e pressão constantes, uma mistura reacional tende a ajustar sua composição até que sua energia de Gibbs seja um mínimo. Se a energia de Gibbs for mínima muito perto dos reagentes, a reação nem ocorre; se permanecer num nível intermediário, entre os reagentes e os produtos, temos uma reação em equilíbrio; já se a energia mínima estiver direcionada no sentido dos produtos, teremos uma reação praticamente completa.

1.1 A energia de Gibbs da reação

A energia de Gibbs da reação rG é dada por:

rG = = produtos - reagentes

onde é o potencial químico (a energia de Gibbs parcial molar) de determinada espécie envolvida na reação. Assim, rG pode ser interpretada como sendo a diferença entre os potenciais químicos dos produtos e dos reagentes correspondentes aos componentes da mistura reacional. Podemos usar a síntese da amônia para ilustrar, a qual é obtida industrialmente pela seguinte equação:

N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g)

Se o número de moles de N2 varia de - n, então, a partir da estequiometria da reação, sabemos que a variação do número de moles de H2 será -3 n e que a variação do número de moles de NH3 será de +2 n. Cada uma das variações contribui para a variação da energia de Gibbs total da mistura, de modo que a variação global é

G = NH x 2 n - N x n - H x 3 n = (2 NH - H - 3 H ) n

Nesse caso, portanto, a energia de Gibbs da reação é

rG = = 2 NH - ( H + 3 H )

Observe que cada potencial químico esta multiplicado pelo coeficiente estequiométrico correspondente.
O potencial químico de uma substância depende da composição da mistura na qual ela está presente. De modo geral, quanto maior é a concentração, ou a pressão parcial, de uma substância numa mistura, mais alto é o seu potencial químico. Logo, rG muda quando