Definição de taxa de reação e equilíbrio químico

Tudo reação química tem uma certa espontaneidade em relação a ele Equilíbrio, e para investigá-lo o fazemos através do sinal de ∆G, Energia Gibbs free, o que implica que, pelo valor desta magnitude, podemos predizer se uma reação ocorrerá em certo sentido ou não.

A variação da Energia Livre de Gibbs é expressa, em geral, sob condições padrão como a diferença entre as energias dos produtos e reagentes também no estado padrão:

Considerando que, se a reação ocorrer em condições não padronizadas, a relação entre ∆Gº e ∆G é determinada pelo seguinte expressão:

Onde Q é o quociente da reação.

Para entender a implicação do velocidade de reação e o equilíbrio químico, devemos estudar o sinal de ∆G:

Se ∆G for negativo, isso implica que a reação é espontânea (ocorre) no sentido direto.

Se ∆G for positivo, significa que a reação não é espontânea (não ocorre) no sentido direto.

Considerando que, se ∆G = 0, não haverá mudança, uma vez que o sistema está em equilíbrio, e como já mencionado, o Rapidez A taxa de reação direta é igual à taxa de reação indireta. Isso implica que o quociente de reação Q é igual à constante de equilíbrio K, então não há tendência de favorecer uma direção específica da reação.

Uma vez que Q é definido como:

Para uma reação genérica:

Enquanto K assume a mesma forma, mas com as concentrações em equilíbrio.

Se voltarmos ao caso em que ∆G é negativo, isso implica que o quociente de reação Q é menor que K (constante de equilíbrio), implica que as concentrações do produto são mais baixas do que deveriam ser se a reação estivesse em Equilíbrio. Portanto, em termos de espontaneidade, torna-se espontâneo no sentido direto.

Já se ∆G for positivo, haverá uma preponderância de produtos acima daqueles que deveriam existir se o sistema estivesse em equilíbrio, com Q maior que K. Portanto, a reação é espontânea na direção reversa.

Deve-se notar que a definição estrita de Q e K é dada em termos das atividades dos produtos e reagentes, definindo a atividade em termos de concentração ou pressões como:

O bem:

Daí se segue que Q e K são adimensionais e podem ser aumentados tanto em concentrações quanto em pressões parciais.

Quando as concentrações ou pressões parciais de produtos e reagentes são mantidas constantes ao longo do tempo, a situação ocorre equilíbrio químico, na medida em que uma situação de equilíbrio dinâmico é alcançada porque a taxa de reação direta e inversa com idêntico. É importante destacar a dinamicidade do equilíbrio, a velocidade com que são formados e consumir produtos e reagentes é o mesmo, por isso as concentrações ou pressões parciais não varia.

Se a condição se afasta da situação de equilíbrio, certa espécie prevalecerá sobre outra e daí surge a expressão que relaciona a velocidade de reação direta e inversa, Kc:

Suponha que a reação vista acima:

Onde Kd e Ki são as constantes da taxa de reação na direção direta ou reversa, respectivamente.

Novamente, se Kc> 1, isso implica que Ki é menor que Kd, portanto, há um alto grau de conversão de produtos em reagentes. Nesse caso, o equilíbrio é desviado para produtos.

O inverso ocorre se Kc <1, implicando que a taxa de reação direta é menor que a taxa de reação indireta e há pouco consumo de reagentes, o equilíbrio é deslocado para reagentes. Ao passo que, se Kc = 1, as velocidades são iguais e o sistema está em equilíbrio. É importante definir duas questões: primeiro, o valor desta constante depende exclusivamente do temperatura e, por sua vez, varia de acordo com a magnitude utilizada para expressar as concentrações ou pressões de produtos e reagentes. finalmente, o lei O equilíbrio químico se ajusta para diluir soluções ou gases sob baixa pressão.

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