Uma vez que um sistema atinja o equilíbrio, ele permanecerá nessa situação enquanto não houver ação de um agente externo sobre ele que gere alterações nas condições de equilíbrio. Se, no entanto, o sistema em equilíbrio sofrer uma perturbação, ele reagirá de modo a minimizar seus efeitos. De acordo com o Princípio de Le Chatelier:
Quando um sistema em equilíbrio sofre uma perturbação causada por um agente externo, ele se desloca, procurando minimizar o efeito do fator aplicado.
Quando a velocidade da reação direta aumenta, dizemos que o equilíbrio está se deslocando para a direita – ou no sentido dos produtos. Já quando aumenta a velocidade da reação inversa, dizemos que o equilíbrio está se deslocando para a esquerda – no sentido dos reagentes. Ambos acontecimentos, porém, são temporários, pois o sistema sempre convergirá para um novo estado de equilíbrio.
Para avaliar a influência das perturbações sobre o equilíbrio, podemos pensar no funcionamento de uma gangorra: quando adicionamos uma carga no lado direito, ele se torna mais pesado e tende a perder altura. Desse modo, para equilibrá-la, uma carga deve ser também adicionada ao lado esquerdo. A retirada da carga de um dos lados tem efeito análogo: para garantir o equilíbrio, devemos remover a carga no lado oposto também.
Vamos estudar quais são os fatores capazes de deslocar o equilíbrio, então? Primeiramente, vamos estudar as alterações possíveis em equilíbrios homogêneos. Posteriormente, estudaremos as particularidades de equilíbrios heterogêneos, beleza? 🙂
Alteração da Concentração de Pelo Menos Um dos Elementos do Equilíbrio
O efeito da concentração será estudado em sistemas nos quais a temperatura permanece constante. Considere o equilíbrio de síntese de amônia, um importante fertilizante:
Se adicionarmos ao meio reacional N2 ou H2, aumentaremos o número de choques efetivos entre esses reagentes. Desse modo, o sistema favorecerá a formação de NH3, de maneira a minimizar a perturbação gerada pela adição. Em outras palavras, a velocidade da reação direta será aumentada.
Todavia, se adicionarmos NH3, estaremos promovendo maior número de choques efetivos entre moléculas de produtos. Então, dessa vez, o sistema promoverá aumento da concentração de N2 ou H2 em equilíbrio. Nesse caso, a velocidade da reação inversa será privilegiada.
Generalizando, a adição de reagentes a qualquer sistema em equilíbrio o desloca no sentido dos produtos. Já a adição de produtos a um sistema em equilíbrio o desloca no sentido dos reagentes.
Podemos também retirar N2 ou H2 do meio reacional. Nesse caso, o aumento dos choques efetivos seria entre as moléculas de NH3. Assim, o sistema facilitará a formação de N2 e H2, uma vez que o NH3 em excesso precisa ser consumido.
Contudo, se for diminuída a concentração de NH3, o efeito será o oposto: a formação de NH3 será favorecida. Note que, dessa vez, são os reagentes que estão em maior quantidade.
Universalizando, a remoção de reagentes de qualquer sistema em equilíbrio o desloca no sentido dos próprios reagentes. Por outro lado, a remoção de produtos de um sistema em equilíbrio o desloca no sentido dos respectivos produtos.
O estudo do efeito da concentração no deslocamento do equilíbrio também pode ser feito através da análise no valor de Kc. Olha só:
Alteração da Pressão Total Sobre o Sistema
O efeito da variação de pressão é sentido apenas em sistemas com um ou mais reagentes em fase gasosa. Quando aumentamos a pressão sobre um sistema em equilíbrio dessa natureza, à temperatura constante, ele reage no sentido da reação capaz de diminuir esse aumento e vice-versa. Voltando ao equilíbrio de síntese da amônia, por exemplo:
Se houver aumento na pressão desse sistema, ocorrerá deslocamento do equilíbrio para o lado dos produtos, já que esse sentido tem um número de mols de gás menor. Dessa forma, a pressão final no novo equilíbrio será diminuída, de modo a minimizar o efeito da perturbação:
Entretanto, se houver diminuição na pressão total, o deslocamento será no sentido dos reagentes. Assim, a pressão final no novo equilíbrio será aumentada. Generalizando:
Para que a variação na pressão exerça efeito sobre o sistema em equilíbrio, duas condições devem ser satisfeitas:
► Pelo menos um reagente deve estar na forma de gás;
► Na fase gasosa, a soma do número de mols de reagentes deve ser diferente da soma do número de mols de produtos.
Então, para o seguinte equilíbrio, por exemplo:
Lembre-se que a variação na pressão total só afeta reagentes na forma de gás. Assim, no caso de equilíbrios heterogêneos em que temos sólidos e gases ou líquidos e gases, para avaliar o efeito da pressão contamos apenas as quantidades de elementos gasosos. Observe o exemplo abaixo:
Observação importante: se, em um recipiente fechado, existir um equilíbrio gasoso e for introduzido um novo gás inerte (que não reage com nenhum dos participantes do equilíbrio), a pressão total no interior do recipiente irá aumentar. Entretanto, não haverá deslocamento do equilíbrio, pois as pressões parciais de reagentes e produtos não são afetadas.
Para saber mais, veja também:
- Introdução ao Equilíbrio Químico
- Conceitos Envolvendo Equilíbrio Químico
- Gráficos e Expressão Matemática Envolvendo Equilíbrio Químico
- Cálculos de Kc
- Influência da Temperatura em Equilíbrios Químicos
- Influência de Catalisadores em Equilíbrios Químicos
- Equilíbrios Heterogêneos
- Ionização de Ácidos e Bases
- Lei da Diluição de Ostwald
- Adição de Íon Comum e Não-Comum
- Autoionização da Água
- Escala de Ph
- Indicadores Ácido-Base