Em química, uma grande alusão é feita a equilíbrio químico. É um estado que as reações químicas podem atingir reversivelmente e no qual não há variação nas concentrações tanto dos reagentes quanto dos produtos que estão envolvidos na própria reação. O equilíbrio químico é caracterizado por ser dinâmico e não estático. Isso significa que todas as moléculas e átomos continuam a reagir continuamente, mas mantêm as mesmas concentrações.
Neste artigo, vamos contar tudo o que você precisa saber sobre o equilíbrio químico e sua importância.
Características principais
Quando falamos sobre equilíbrio químico, estamos falando sobre algo semelhante ao que ocorre quando ocorrem mudanças de passe. Que as mudanças do cogumelo podem não ser uma quebra de link. Vamos dar um exemplo: usamos um líquido que pode estar em equilíbrio com seus próprios vapores, assim como um sólido. Estabelecemos equilíbrio quando o sólido também pode estar em equilíbrio com a água circundante quando precipitou ou cristalizou.
O equilíbrio químico é essencial na indústria química. Desta forma, melhorias na síntese e rendimentos podem ser obtidas. Uma vez que o equilíbrio químico é estabelecido, nenhuma mudança ou resposta adicional pode ser obtida, a menos que esse equilíbrio seja rompido. Normalmente, é interrompido por ações externas. É assim que a síntese do produto é modificada com diversos parâmetros como pressão, volume ou temperatura. Se brincarmos continuamente com os valores destes parâmetros no final conseguimos que o equilíbrio seja gerado quando se consegue atingir a produção máxima.
Caso contrário, se não calcularmos bem, o equilíbrio químico você não terá boas quantidades de produtos e eles serão insatisfatórios. Ou seja, terá um rendimento menor e não será economicamente viável. Tudo isso é mais útil se extrapolarmos para a indústria química e para qualquer síntese independente de sua escala. Obviamente, teremos que otimizar ainda mais a produção enquanto houver uma produção em maior escala.
No equilíbrio químico pode haver mais quantidade de produtos ou mais quantidade de reagentes. Tudo depende da direção em que esse equilíbrio é deslocado. Se levarmos em consideração todos os fatores, podemos deslocar o equilíbrio químico em qualquer direção. Deve-se levar em consideração que essas mudanças de direção podem ocorrer desde que a reação química seja reversível.
A explicação do equilíbrio químico
Vamos explicar como isso acontece e o que é necessário para atingir o equilíbrio químico. A primeira coisa é ver o que vem antes. Vamos considerar a seguinte reação, que é totalmente reversível. Aqui temos o tetraóxido de nitrogênio que é transformado em 2 moles de dióxido de nitrogênio. Ambos são gases. O primeiro gás que é o reagente é incolor, enquanto o segundo tem a cor marrom ou marrom. Se colocarmos uma certa quantidade de reagentes em um frasco ou recipiente pequeno, Veremos que é incolor até que o equilíbrio químico seja estabelecido.
A concentração dos reagentes começa a diminuir gradualmente à medida que a reação química ocorre ao longo do tempo. Parte dele acaba se dissociando para dar origem às moléculas de dióxido de nitrogênio. Embora a concentração do mesmo seja igual a zero no início da reação, ela começará a aumentar conforme o reagente começa a se dissociar.
No entanto, estamos falando de uma reação química reversível, de forma que parte das moléculas dos produtos se juntem para formar os reagentes. Isto quer dizer que as duas reações, tanto a direta quanto a inversa, terão suas próprias velocidades.
Taxas de reação em equilíbrio químico
Vamos ver qual a importância das taxas de reação no equilíbrio químico. A princípio devemos saber que a velocidade de consumo dos reagentes vai ser maior que a velocidade de consumo dos produtos. Desse modo, a princípio, como só existe o tetraóxido de nitrogênio, as poucas moléculas que se formaram de dióxido de nitrogênio dificilmente se encontram para reagir de maneira oposta. Quando chegamos naquele momento da reação, no frasco você pode ver como começa a ficar laranja já que você tem uma mistura de reagentes e produtos ao mesmo tempo.
Aos poucos, à medida que a reação química avança, as moléculas dos produtos ficarão em quantidade maior do que as moléculas dos reagentes. As taxas das duas reações, tanto a direta quanto a inversa, continuarão a se igualar, mesmo que as concentrações sejam cada vez mais diferentes uma da outra. Ou seja, os produtos tendem a ser maiores que os reagentes, então sua concentração aumentará ao longo do equilíbrio químico.
Quando a reação química atinge o equilíbrio químico velocidades e ambas as reações iguais. Ambas as concentrações também permanecem constantes, uma vez que ambas as ações acontecem na mesma velocidade. Assim que uma determinada quantidade dos reagentes for dissociada, a mesma quantidade será produzida novamente imediatamente devido à reação de outra quantidade dos produtos. Esta é a razão pela qual o nome de equilíbrio químico é conhecido e é completamente dinâmico. E é que as moléculas dos reagentes e dos produtos continuam a participar das reações, embora suas concentrações não mudem com o tempo.
Se tivermos que as taxas de reação são as mesmas, mas em ambas as direções, é possível ter a constante de equilíbrio.
Constante de equilíbrio
É alcançado e é sempre o mesmo, contanto que fatores como temperatura sejam estáveis. Ou seja, a constante de equilíbrio químico será a mesma, desde que a temperatura seja estável, não importa quanto Tetraóxido de Nitrogênio seja injetado no frasco inicialmente.
Como você pode ver, o equilíbrio químico é muito importante para a indústria química e para o conhecimento da geração de produtos. Espero que com essas informações você possa aprender mais sobre o equilíbrio químico e sua importância.