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.

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.