O Princípio de Le Chatelier e o equilíbrio químico

Quando um sistema em reação atinge o equilíbrio químico, ele tende a permanecer dessa maneira indefinidamente, desde que não seja perturbado por algum fator externo. Esses fatores externos podem ser uma mudança na concentração das substâncias participantes da reação, na pressão ou na temperatura, por exemplo.

O engenheiro químico e químico francês, Henry Louis Le Chatelier (1850-1936), em 1884 formulou o princípio sobre o comportamento de sistemas em equilíbrio ao serem perturbados, e este passou a ser denominado de Princípio de Le Chatelier.

Resumo sobre Equilíbrio Químico

Antes de mergulhar no Princípio de Le Chatelier veja um resumo sobre o Equilíbrio Químico, com o professor Felipe Sobis, do canal do Curso Enem Gratuito:

Para que um sistema esteja em equilíbrio químico, a velocidade da reação direta deve ser igual a velocidade da reação inversa. Quando ocorrem modificações nas reações, o equilíbrio é alterado, promovendo o deslocamento do equilíbrio e causando alterações nas concentrações das substâncias, levando o sistema a um novo estudo de equilíbrio químico.

O que diz o Princípio de Le Chatelier

Vamos entender o que o princípio diz:

“Quando se aplica uma força em um sistema em equilíbrio, ele tende a se reajustar procurando diminuir os efeitos dessa força para atingir uma nova situação de equilíbrio”.

Este princípio mostra que quando alteramos um sistema em equilíbrio, ele buscará adquirir um novo estado que anule essa perturbação, assim, haverá um deslocamento do equilíbrio. Ou seja, existe uma busca por uma nova situação de equilíbrio, favorecendo um dos sentidos da reação.

Há três fatores que podem provocar essas alterações nos sistemas em equilíbrio:

1. Pressão,
2. Temperatura,
3. Concentração.

Atenção: a adição de um catalisador em um sistema em equilíbrio químico aumenta igualmente as velocidades das reações direta e inversa. O catalisador faz com que o equilíbrio seja atingido mais rápido, mas não o desloca no sentido de nenhuma das reações.

Este princípio tem grande importância para a indústria química, pois as reações podem ser manipuladas e tornar os processos mais eficientes e econômicos.

Os três fatores do Princípio de Le Chatelier

Em um sistema em equilíbrio, um aumento em qualquer das concentrações resulta em um deslocamento do equilíbrio para o outro lado, assim como a retirada de alguma substância provoca o deslocamento para o seu respectivo lado. Durante as modificações, os valores de todas as concentrações são alteradas, mas o valor da constante de equilíbrio (Kc) se mantém constante.

Podemos explicar esse deslocamento como:

• quando adicionamos reagentes o deslocamento será feito no sentido dos produtos;
• e quando adicionamos produtos, o deslocamento será feito no sentido dos reagentes.

Em um sistema em equilíbrio quando ocorrer a retirada de substâncias, o deslocamento será:

• a retirada de reagentes, o deslocamento será no sentido dos reagentes;
• a retirada de produtos, o deslocamento será no sentido dos produtos.

Variação na pressão

O efeito da pressão sobre uma reação só é considerável quando substâncias na fase gasosa participam da reação e que, de um modo geral, um aumento da pressão sempre aumenta a velocidade da reação, pois provoca uma diminuição no volume e, portanto, um aumento na concentração das substâncias.

De acordo com a Lei Volumétrica de Gay-Lussac, os coeficientes da reação balanceada são proporcionais à quantidade em volume de substâncias na fase gasosa que reagem e são produzidas.

Assim, se tomarmos, por exemplo, a seguinte reação em equilíbrio químico:

1 PCl3(g)                 +	1 Cl2(g)                  ↔	1 PCl5(g)
1 volume                  +	1 volume                 +	1 volume

 

2 volumes	1 volume
(expansão de volume)	(contração de volume)

Iremos observar que a reação direta ocorre com contração de volume e a reação inversa ocorre com expansão de volume.

Com isso, podemos verificar que:

• o aumento da pressão provoca o deslocamento no sentido da contração de volume.
• já a diminuição da pressão provoca o deslocamento no sentido da expansão do volume.

Caso não haja contração ou expansão de volume entre as reações direta e inversa, o aumento ou a diminuição da pressão não desloca o equilíbrio da reação.

Como exemplo temos:

1 H₂(g)    +    1 Cl₂(g)    ↔  2 HCl(g)

2 volumes                        2 volumes

Nesse tipo de reação, a variação da pressão não altera o equilíbrio dessa reação.

Variação na temperatura

Um aumento de temperatura implica um aumento de energia cinética das substâncias reagentes e, portanto, um aumento do número de choques efetivos, o que leva a uma maior velocidade da reação. Assim, em uma reação reversível, o aumento de temperatura aumenta de um modo geral as velocidades das reações direta e inversa.

• O aumento da temperatura aumenta a energia total envolvida na reação e favorece mais a reação endotérmica, que ocorre com absorção de energia.
• Uma diminuição de temperatura, diminui a energia total envolvida na reação e favorece a reação exotérmica.

Em um sistema em equilíbrio, o aumento da temperatura provoca o deslocamento de equilíbrio no sentido da reação endotérmica, e a diminuição da temperatura provoca o deslocamento de equilíbrio no sentido da reação exotérmica.

Veja como esse conteúdo pode cair na sua prova:

1) (Enem-2010)

Às vezes, ao abrir um refrigerante, percebe-se que uma parte do produto vaza rapidamente pela extremidade do recipiente. A explicação para esse fato está relacionada à perturbação do equilíbrio químico existente entre alguns ingredientes do produto de acordo com a equação:

CO₂(g)   +    H₂O(l)    ↔    H₂CO₃(aq)

A alteração do equilíbrio anterior, relacionada ao vazamento do refrigerante nas condições descritas, tem como consequência:

a) liberação de CO₂ para o ambiente

b) elevação da temperatura do recipiente

c) elevação da pressão interna do recipiente

d) elevação da concentração de CO₂ no líquido

e) formação de uma quantidade significativa de água

Resolução: ao abrir o refrigerante, a pressão interna vai diminuir, deslocando o equilíbrio para o lado que tiver mais mols gasosos, que seria o lado esquerdo da reação. Forma-se mais CO₂, que será liberado para o ambiente. Portanto, a alternativa correta é a letra A.

Videoaula

Vamos agora assistir um vídeo para aumentar nossos conhecimentos sobre o princípio de Le Chatelier:

Exercícios

Vamos fazer alguns exercícios sobre o princípio de Le Chatelier?

1) (UFPA)

Um sistema químico, a certa temperatura, contém os gases F₂(g), O₂(g) e OF₂(g) em equilíbrio, de acordo com a equação:

2  F₂(g)   +  1O₂(g)   +   11 kcal  ↔   2 OF₂(g)

Analisando o sistema, podemos afirmar que:

I. se aumentarmos a temperatura do sistema, a concentração de OF₂ (g) aumentará

II. se aumentarmos a pressão sobre o sistema, a concentração de OF₂ (g) aumentará

III. se aumentarmos a pressão sobre o sistema, a constante de equilíbrio aumentará

IV. se adicionarmos ao sistema um catalisador adequado, a concentração de OF₂ (g) aumentará

a) somente a alternativa II está correta

b) somente as alternativas I e II estão corretas

c) somente as alternativas II e IV estão corretas

d) somente as alternativas I, II e III estão corretas

e) todas as alternativas estão corretas

2) (FUVEST-SP)

No sistema em equilíbrio:

2 NO(g)   +   O₂(g)   ↔   2 NO₂(g)    ΔH = – 27

A quantidade de NO₂ aumenta com a:

a) diminuição de um catalisador

b) diminuição da concentração de O₂

c) diminuição da temperatura

d) diminuição da pressão

e) introdução de um gás inerte

3) (FATEC-SP)

Temos o equilíbrio:  CO(g)  +  H₂O(g)  ↔  CO₂(g)  +  H₂(g)

Queremos aumentar a concentração de CO₂(g) nesse equilíbrio. Para que isso ocorra, devemos:

a) aumentar a pressão sobre o sistema

b) diminuir a pressão sobre o sistema

c) adicionar H₂(g) ao sistema

d) retirar H₂O(g) do sistema

e) adicionar CO(g) ao sistema

4) (PUC-SP)

O equilíbrio gasosos representado pela equação:

N₂(g)  +   O₂(g)   ↔  2 NO(g)   +  88 kj

É deslocado no sentido de formação de NO(g), se:

a) pressão for abaixada

b) N₂ for retirado

c) temperatura for aumentada

d) for adicionado um catalisador sólido ao sistema

e) volume do recipiente for diminuído

5) (UFPE-PE)

Os antiácidos mais indicados devem ser aqueles que não reduzam demais a acidez no estômago. Quando a redução da acidez é muito grande, o estômago secreta excesso de ácido. Esse efeito é conhecido como a “ revanche ácida”.Qual dos ítens abaixo pode ser associado a esse efeito?

a) Lei da Conservação de Energia

b) Princípio de Le Chatelier

c) Princípio da exclusão de Pauli

d) primeira Lei da Termodinâmica

e) Princípio da incerteza de Heisenberg

Gabarito:

1. B
2. C
3. E
4. C
5. B

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