Influência da Temperatura no Deslocamento do Equilíbrio Químico


Em 1884, o engenheiro químico e também metalúrgico francês Henry Louis Le Chartelier propôs uma generalização sobre a perturbação em sistemas em equilíbrio. Trata-se de uma generalização simples, mas que teve e ainda tem grande impacto nos estudos químicos, permitindo seu desenvolvimento. Esta generalização ficou conhecida como princípio de Le Chartelier, e pode ser definida como o esforço que um sistema previamente em equilíbrio faz quando nele é aplicado uma força que o deixa em desequilíbrio.

Influência da Temperatura no Deslocamento do Equilíbrio Químico

Isso significa que, quando algo perturba um sistema em equilíbrio, ele tentará encontrar uma forma de se rearranjar para que volte a ficar em equilíbrio. Em outras palavras, há um deslocamento de equilíbrio em um dos sentidos da reação (direita ou esquerda) com a produção de reagentes.

As alterações em sistemas em equilíbrio se dão por três principais fatores:

Concentração: se em um sistema da natureza referida aumentar a concentração de um dos reagentes, a reação se dará no sentido direito. Caso se aumente a concentração dos produtos, a reação se dará no sentido esquerdo;

Pressão: caso a pressão seja aumentada em um sistema em equilíbrio, ocorrerá à contração de seu volume, sendo por isso a reação deslocada no sentido onde houver o menor volume. Já se a pressão for diminuída, a reação irá se deslocar no sentido onde houver o maior volume.

Existe ainda um terceiro fator que pode perturbar um sistema em equilíbrio: a temperatura. Como ela é o foco deste artigo, ela será explicada em detalhes mais abaixo.

A temperatura

Se a definição de um sistema em equilíbrio é quando as velocidades da direita e da esquerda são iguais e a quantidade de reagentes e produtos permanecem niveladas, quando ocorre a perturbação deste sistema ele procurará voltar ao equilíbrio com o mínimo de esforço possível; não será diferente quando o fator de perturbação for a temperatura.

É importante destacar que a temperatura exerce influência sobre a maioria das reações, e pode vir acompanhada de outros fatores de perturbação.

Segundo Le Chartelier, quando o sistema está sob pressão constante, o aumento da temperatura desloca a reação no sentido endotérmico, ou seja, absorvendo o calor. Já quando, sob pressão constante, ocorre a diminuição da temperatura, a reação se dá no sentido exotérmico, isto é, liberando calor.

É muito importante frisar que a reação sempre se desloca no sentido que irá minimizar a perturbação, sendo este o mais importante princípio do equilíbrio. Vamos considerar o sistema hipotético abaixo:

1 Xz 1 Bz = 1 BZz ΔH = 45 Kcal

Neste sistema, que representa a formação de um composto químico hipotético com elementos químicos também hipotéticos, a reação que ocorre no sentido direito é endotérmica e a que ocorre no sentido esquerdo é exotérmica.

Dessa maneira, se aumentarmos a temperatura deste sistema, a reação se deslocará no sentido direito, já que o sistema procurará absorver energia, ou seja, ocorrerá uma reação endotérmica.

Já quando a temperatura do sistema é diminuída, ele procurará emitir energia, e a reação se deslocará no sentido exotérmico, ou seja, para a esquerda.

Sabemos que se trata de um conceito relativamente simples, mas é bastante requisitado em provas de ensino superior e vestibulares. Para complementar o conteúdo que foi aqui aprendido, veremos no próximo tópico um assunto que foge aos objetivos deste artigo, mas que tem uma relação direta com ele: a constante de equilíbrio.

Constante do equilíbrio

De uma maneira bastante simples, a constante de equilíbrio pode ser classificada como uma grandeza de valor específico para determinada reação em uma determinada temperatura. É importante ressaltar que ela não tem relação com as condições iniciais da reação, como concentrações iniciais de reagentes e produtos, pressão ou volume do recipiente na qual está.

A constante do equilíbrio é dada pela expressão na qual as concentrações dos produtos são multiplicadas, elevadas a potência que seja igual aos coeficientes da equação balanceada, dividido o produto obtido por essas operações pelo produto das concentrações dos reagentes, que também devem ser elevados à potência do coeficiente estequiométrico correspondente.

Vamos supor que temos uma reação na qual X, W, Y e Z são os reagentes e x, w, y e z sejam os reagentes. A equação da constante de equilíbrio será dada por K = Y elevado a y e Z elevado a z são divididos por X elevado a x e W elevado a w.

Como é possível deduzir pela equação, quanto maior for o valor do numerador, maior será o valor da constante de equilíbrio e maior as chances de a reação formar produtos. Dessa maneira, quanto maior for o valor da constante de equilíbrio, mais a reação irá render; ou seja, a formação de produtos será maior e a concentração destes produtos na reação será sem nenhuma dúvida maior que a quantidade de reagentes. O contrário também é verdadeiro, pois quando menor for o rendimento da reação, maior será a quantidade de reagentes em relação aos produtos.