Das soluções tampão/inteligentes

O estudo sobre equilíbrios químicos iônicos é, didaticamente, dividido em três tópicos principais: o equilíbrio iônico da água, dos ácidos e das bases. No primeiro, estudamos as características do equilíbrio químico que envolvem cálculo de pH e pOH do meio aquoso. No segundo e terceiro tópicos, são estudadas as principais consequências da adição dos ácidos e bases em soluções (seja a queda ou o aumento do pH, seja a força de ionização dos ácidos e dissociação das bases, por exemplo).

Nesse sentido, uma das ferramentas mais importantes para o dia a dia das indústrias e setores alimentícios é o uso das chamadas soluções tamponadas ou inteligentes. Essas soluções são responsáveis por equilibrar o potencial hidrogeniônico (pH) da água, evitando a ocorrência de bruscas mudanças que envolvam a sua queda ou o seu aumento numa solução que necessite de um maior equilíbrio quanto ao pH. São exemplos clássicos de soluções tampão: o sangue, alimentos em conserva, etc.

Para uma melhor compreensão do que vai ser dito a seguir, adote a seguinte legenda:

h = Ácido fraco

H = Ácido forte

b = Base fraca

B = Base forte

X = Ânion qualquer

Y = Cátion qualquer

1. TIPOS DE SOLUÇÕES TAMPÃO

Os tampões podem ser classificados como tampões ácidos e básicos.

2. MONTAGEM DE UMA SOLUÇÃO TAMPÃO

2.1. MONTAGEM DE UM TAMPÃO ÁCIDO

Para a formação de um tampão ácido, é necessária a adição de um ácido fraco em conjunto com um sal que possua o mesmo ânion desse ácido. Genericamente, podemos exemplificar desta forma:

hX/YX
Ex.: solução aquosa de HCN/NaCN

(ácido fraco/sal com o mesmo ânion advindo do ácido fraco)

2.2. MONTAGEM DE UM TAMPÃO BÁSICO

Para a formação de um tampão básico, é necessária a adição de uma base fraca em conjunto com o sal que possua o mesmo cátion dessa base. Genericamente, podemos exemplificar desta forma:

Yb/YX
Ex: solução aquosa de Fe(OH)₂/FeCl₂

(base fraca/sal com o mesmo cátion advindo da base fraca)

3. FUNCIONAMENTO DE UMA SOLUÇÃO TAMPÃO

3.1. FUNCIONAMENTO DE UMA SOLUÇÃO TAMPÃO ÁCIDA

Usaremos como exemplo o tampão ácido do sangue:

Ácido: H₂CO₃ (ácido carbônico; fraco)

Sal: NaHCO₃ (bicarbonato de sódio; sal com o mesmo ânion do ácido fraco)

Adicionando-se, em meio aquoso, o referido ácido e o sal com o ânion correspondente, teremos a seguinte situação expressa a seguir:

H₂CO₃(aq) ⇌ H⁺(aq) + HCO₃^-(aq)

NaHCO₃(aq) → Na⁺(aq) + HCO₃^-(aq)

Por se tratar de um ácido fraco, o equilíbrio do ácido carbônico é, naturalmente, mais deslocado para o sentido inverso, em que há predominância do ácido em sua forma molecular (não ionizada). No entanto, por se tratar de uma espécie iônica, a reação de dissociação do bicarbonato de sódio é de extrema tendência para o sentido direto, em que há a formação de cátions de sódio e ânions bicarbonato.

SITUAÇÃO EXPERIMENTAL 1: ADIÇÃO DE UM ÁCIDO
Ao se adicionar, LENTAMENTE, UMA PEQUENA QUANTIDADE DE UM ÁCIDO QUALQUER no sistema acima, haverá o aumento na concentração íons hidrônio (H+) no meio reacional. No entanto, esse excesso de prótons, que atuaria no sentido de acidificar o meio, será compensado pela captura desses cátions a partir do excesso de íons bicarbonato no sistema explanado. Dessa forma, da junção dos íons H+ com o HCO3- resultará a formação do ácido carbônico, fraco, que mudará irrisoriamente o pH do meio acima.

SITUAÇÃO EXPERIMENTAL 2: ADIÇÃO DE UMA BASE
Ao se adicionar, LENTAMENTE, UMA PEQUENA QUANTIDADE DE UMA BASE QUALQUER no sistema acima, haverá a dissociação de ânions OH- no meio reacional. No entanto, esse excesso de íons hidroxila, que atuaria no sentido de alcalinizar o meio, será compensado pela imediata reação da hidroxila com o ácido carbônico molecular, que está em alta concentração. Dessa forma, será formado água e mais íons bicarbonato, o que não acarretaria mudanças no pH do meio acima.

O íon Na⁺(aq) é, nesse caso, classificado como íon espectador.

CONCLUSÃO:
Verifica-se, portanto, que o papel principal da solução tampão/inteligente foi eficazmente comprovado. A alteração do pH do meio, como pode ser verificada nas explicações acima, torna-se mínima, essencial para a fabricação de produtos que precisam de um meio estável quanto a acidez e basicidade.

4. pH de UM TAMPÃO ÁCIDO E DO pOH DE UM TAMPÃO BÁSICO
Utilizando-se de uma das principais soluções tampão do sangue, podemos calcular o pH do meio. Para isso, devemos considerar que:

pH = -log[H⁺]

H₂CO₃(aq) ⇌ H⁺(aq) + HCO₃^-(aq)

NaHCO₃(aq) → Na⁺(aq) + HCO₃^-(aq)

Isolamos, portanto, a concentração de íons hidrônio a partir da Ka do equilíbrio químico do ácido acima.

Ka = [H⁺].[HCO₃^-] / [H₂CO₃]

[H⁺] = [H₂CO₃] . Ka / [HCO₃^-]

Substituímos na fórmula principal:

pH = -log[H⁺]

pH = -log([H₂CO₃] . Ka / [HCO₃^-])

pH = -logKa - log([H₂CO₃]/[HCO₃^-])

Sabendo que a expressão -logKa equivale ao pKa, substituímos novamente,

pH = pKa -log([H₂CO₃]/[HCO₃^-])

Assumimos que a concentração do ácido carbônico, em sua forma molecular, é a concentração inicial do ácido (por esse ser um ácido fraco). Dessa forma, chamaremos a concentração [H₂CO₃] de concentração [ÁCIDO].

Da mesma forma, assumimos que a concentração de íons bicarbonato é basicamente a concentração do sal empregado, já que o equilíbrio químico referente ao ácido é demasiadamente deslocado em seu sentido inverso, existindo em pouca quantidade íons bicarbonato referentes a sua equação. Assim, chamaremos a concentração [HCO₃^-] de concentração [SAL].

Finalmente,

pH = pKa - log([ÁCIDO]/[SAL])

Analogamente, temos que o pOH de um tampão básico é dado por:

pOH = pKb - log([BASE]/[SAL])

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Da Química nas artes poéticas

Imagem 1: O então sonho de August Kekule e a descoberta da ressonância em compostos aromáticos. A possibilidade de introspecção e manutenção da individualidade humana mesmo em estudos que necessitam de objetividade e método.

Por vezes esquecemos o real sentido do conhecimento; do quão valoroso ele pode ser significado e aplicado em inúmeros significantes. O maior dos tecnológicos em valores introspectivos, intrínseco à condição humana, é encontrado em uma espécie constante de movimentação: assim como as grandes vias metropolitanas. Acontece que o trânsito para as vias do legítimo conhecimento se torna cada vez mais restrito e limitado. Talvez essa restrição nos cause uma espécie de engarrafamento: não pela inúmera quantidade de carros (motivo pelo qual, com o advento da internet e tecnologias de informações, a disseminação de conhecimento se torna mais palpável), mas pela contenção de espaços que deveriam abrir caminho para o afloramento de novas descobertas e disseminação dos verdadeiros e duradouros resquícios de nossas existências, tal como a restrição do desenvolvimento de aptidões artísticas, desde a mais tenra idade, no homem contemporâneo.

O conhecimento, sem dúvidas, está atrelado à valores artísticos. A arte é um dos verdadeiros marcos na história da vida na Terra. O conhecimento é sublime - a arte também. São indissociáveis. Devemos aprender a admirar a arte tão como reconhecemos a legitimidade dos conhecimentos considerados científicos. Acontece que a arte pode reinventar-se como tão científica quanto... Aliás, será que ela precisa ser realmente assim tão científica? Antes de tudo, devemos nos preocupar em passar para as novas gerações a real importância de se apreciar da boa arte e reproduzi-la.

Antes de relacionarmos o ceticismo arbitrariamente atrelado aos estudos das ciências naturais, é de verdadeira importância recorrermos as singularidades presentes nas origens dessas ciências erroneamente resumidas em termos que limitam a área de ação de suas discussões propostas: mais que uma ciência meramente exata, a Química é palco de descobertas cada vez mais ligadas ao envolvimento do ser humano com as conquistas do meio natural. Propondo debates muitas das vezes relacionados com tópicos importantes da filosofia, como o naturalismo, a Química também abre espaço para o afloramento de discursos que abrangem o repasse daquilo que pode ser considerado de maior valor cultural na humanidade: o desenvolvimento de diversos seguimentos artísticos tais como a ampla possibilidade de produção literária (e poética) desenvolvida nessa área.

"Tal como os artistas, os químicos combinam elementos existentes de formas até então desconhecida para criar algo inteiramente novo. E como a arte, a ciência procura fazer a ligação entre áreas anteriormente díspares do conhecimento, permitindo aos cientistas olhar os materiais de formas novas e diferentes, e fazer associações inesperadas que levam a novas descobertas. Na ciência, como na arte, é necessário penetrar na imaginação e criatividade, a fim de subir acima do conhecimento aceite e prática para criar novos modelos e teorias que podem estimular ou acomodar novos conhecimentos." Art and Science - Looking in the Same Direction.

***

"Ver a tabela, “entendê-la”, mudou minha vida. Passei a visitá-la sempre que podia. Copiei-a em meu caderno de exercícios, andava com ela por toda parte; acabei por conhecê-la tão bem — visual e conceitualmente — que era capaz de traçar em minha mente os seus caminhos em todas as direções, subindo por um grupo, virando à direita em um período, parando, descendo por outro, e sempre sabendo onde eu estava. Era como um jardim, o jardim de números que eu amava quando pequeno — mas, diferentemente deste, a tabela era real, uma chave para o universo. Eu passava horas fascinado, totalmente absorto, vagueando e fazendo descobertas no jardim encantado de Mendeleiev."

Oliver Sacks, Tio Tungstênio: Memórias de uma infância Química.

***

Lavoisier
(Carlos de Oliveira)

Na poesia,

natureza variável

das palavras,

nada se perde

ou cria,

tudo se transforma:

cada poema,

no seu perfil

incerto

e caligráfico,

já sonha

outra forma.

***

Eu adorava Química em parte por ela ser uma ciência de
transformações, de inúmeros compostos baseados em algumas
dúzias de elementos, eles próprios fixos, invariáveis e eternos. A
noção de estabilidade e de invariabilidade dos elementos era
psicologicamente crucial para mim, pois eu os via como pontos
fixos, como âncoras em um mundo instável. Mas agora, com a
radioatividade, chegavam transformações das mais incríveis.
(...)
A radioatividade não alterava as realidades da Química
ou a noção de elementos; não abalava a ideia de sua
estabilidade e identidade. O que ela fazia era aludir a duas
esferas no átomo – uma esfera relativamente superficial e
acessível, que governava a reatividade e a combinação química,
e uma esfera mais profunda, inacessível a todos os agentes
químicos e físicos usuais e suas energias relativamente
pequenas, onde qualquer mudança produzia uma alteração
fundamental de identidade.

Oliver Sacks

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Da resolução de provas: UNIT Medicina 2018.2

RESOLUÇÃO DA PROVA DE QUÍMICA

PROCESSO SELETIVO MEDICINA UNIT SERGIPE 2018.2

QUESTÕES DE 36 A 42 (PARTE I)

(QUESTÃO 36) O conhecimento das propriedades das substâncias químicas, que constituem os materiais existentes na Terra permite a extração e a purificação de alguns desses materiais para posterior utilização como matéria-prima na indústria química e de alimentos e nas usinas siderúrgicas, dentre outras aplicações.

Considerando-se as informações, as propriedades das substâncias químicas e os métodos de purificação de materiais, é correto afirmar:

a) (V) O processo de produção da amônia, um dos compostos químicos mais usados no mundo, consiste na reação entre o nitrogênio retirado do ar e o hidrogênio obtido na água.

A produção da amônia pode ser dada pela seguinte reação: 1N_2(g) + 3H_2(g) ⇌ 2NH_3(g). O nitrogênio gasoso é retirado do ar atmosférico, que possui, aproximadamente, 80% de sua composição de gás nitrogênio. Já o hidrogênio gasoso, pode ser retirado da água a partir de reações como esta: 1C_(s) + 1H₂O_(l) → 1CO_(g) + 1H_2(g).
b) (F) A decomposição térmica de 1,0kg de m calcário com 80% de pureza em carbonato de cálcio, CaCO₃(s), leva à obtenção de 560,0g de óxido de cálcio, CaO(s).
A decomposição do carbonato de cálcio é dada pela seguinte reação: 1CaCO_3(s) → 1CaO(s) + 1CO_2(g), nesse sentido, quando decompormos 1,0kg de calcário com 80% de pureza, na verdade estamos decompondo 800g de carbonato de cálcio. Por estequiometria, resolvemos esse exercício:

n(CaCO_3(s)) = n(CaO(s))

Massa de CaCO_3(s) / Massa molar do CaCO_3(s) = Massa de CaO(s) / Massa molar do CaO(s)

800/100 = Massa de CaO(s)/56

Massa de CaO(s) = 56x8 = 448g

c) (F) A sacarose, constituinte do açúcar comum, produzida a partir da cana-de-açúcar, tem propriedades químicas diferentes da sacarose obtida da beterraba.
Por se tratar da sacarose, C₁₂H₂₂O_11(s), um dissacarídeo composto por uma molécula de glicose e outra de frutose, a diferença estará no processo de obtenção nas diferentes modalidades de matéria prima (milho, cana de açúcar ou beterraba, por exemplo) e não nas características químicas do composto, que seriam as mesmas.
d) (F) A fusão do óxido de ferro (III), extraído de minérios, como a hematita, é o processo químico utilizado na produção do ferro metálico.
A fusão não é um processo de transformação química, mas sim um processo físico de transformação da matéria.
e) (F) O cloreto de sódio, usado na preparação e conservação de alimentos, é obtido nas salinas pela decantação da água do mar.
O cloreto de sódio, NaCl(s), é obtido da destilação da água do mar.

***

(QUESTÃO 37)
I. Recipiente de vidro com uma solução aquosa de ácido clorídrico, HCl(aq), concentração 0,6 mol/L, a 25°C e 1,0 atm.
II. Cilindro metálico com capacidade para 5,0L, contendo 0,5mol de oxigênio, O₂(g), e 1,5mol de nitrogênio, N₂(g) a 27°C.
Os sistemas químicos, a exemplo da solução aquosa, em I, e da mistura gasosa, em II, são porções de matéria isoladas para análise, cujas propriedades dependem das substâncias químicas constituintes.

Uma análise dos sistemas I e II, associados às propriedades dos seus constituintes, permite corretamente afirmar:
a) (F) Em I, a relação entre massa do soluto e o volume da solução aquosa do ácido clorídrico é de 11,0g/L.

Concentração Comum (g/L) = Molaridade x Massa Molar

C = 0,6 x 36,5

C = 21,9 g/L

b) (F) A quantidade de íons hidrônio H₃O⁺(aq) presente em 0,5L da solução aquosa descrita em I é de 1,8.10²⁵ íons.
A ionização do HCl(aq) é dada por: 1HCl(aq) + 1H₂O_(l) →  1H₃O⁺(aq) + 1OH^-(aq). Com 0,5L de solução, nós temos 0,3 mol de HCl(aq), que, consequentemente, gerará 0,15 mol de H₃O⁺(aq). Para calcularmos a quantidade de íons, multiplicamos 0,15 pela constante de Avogadro: 0,15 x 6,02.10²³ = 9,03.10²² íons.
c) (F) Em I, a solução aquosa não conduz corrente elétrica porque o número de íons positivos é igual ao de íons negativos.
A solução aquosa do ácido clorídrico, por ser ionizável, é eletrolítica, ou seja, conduz corrente elétrica.
d) (V) No sistema II, a pressão exercida pela mistura gasosa dentro do cilindro metálico é, aproximadamente, de 9,8atm.

Utilizamos, para a resolução desse exercício, a equação de Clapeyron:

PV = nRT

P . 5 = 2 . 0,082 . 300

P = 9,84atm

e) (F) O sistema químico representado em II é bifásico por ser constituído por duas substâncias químicas diferentes.
O sistema é considerado monofásico por possuir apenas uma fase distinguível. Não é a presença de substâncias químicas diferentes que classifica a mistura como homogênea (monofásica) ou heterogênea.

***

(QUESTÃO 38)

Metal de transição	Número atômico	Configuração eletrônica em ordem crescente de energia	Raio covalente pm	Raio atômico M2+	Raio atômico M3+
Crômio	24	[Ar] 4s1 3d5	117	80	62
Ferro	26	[Ar] 4s2 3d6	117	78	65
Cobalto	27	[Ar] 4s2 3d7	116	75	61

Os pigmentos utilizados nas tatuagens definitivas são constituídos por sais de íons originários de metais de transição, como crômio, ferro e cobalto, responsáveis por colorações, como verde, o castanho e o azul, dentre outras.
Com base na análise de algumas informações referentes aos metais de transição e seus íons, que estão apresentadas na tabela e nos conhecimentos sobre modelos atômicos, é correto afirmar:

a) (F) O íon crômio (III), Cr³⁺, de coloração verde, tem configuração eletrônica representada por [Ar] 4s¹ 3d².
Os elétrons que são retirados do cromo são da sua última camada, e não dos seu subnível mais energético.
b) (V) O cátion cobalto (III), Co³⁺, obtido a partir do cobalto 59, apresenta 27 prótons, 32 nêutrons e 24 elétrons.
O cobalto, de número atômico 27, possui 27 prótons. Com a formação de um cátion trivalente, restarão apenas 24 elétrons no íon cobalto. Para calcularmos o número de nêutrons, subtraímos o seu número de massa (59) pelo seu número de prótons (27), o que resulta em 32 nêutrons.
c) (F) A retirada do terceiro elétron do átomo de crômio é mais difícil do que a saída do terceiro elétron do átomo de cobalto.
Pelo fato do crômio e do cobalto possuírem o mesmo número de camadas, a saída do terceiro elétron de ambos (localizadas em subníveis equivalentes) possui a mesma exigência energética.
d) (F) A atração entre o núcleo e os elétrons mais externos do cátion de ferro (III) é maior do que entre o núcleo e os elétrons mais externos do cátion cobalto (III).
A atração entre o núcleo e os elétrons mais externos do cátion de ferro, por possuir um raio iônico maior que o do cátion de cobalto, é menor em relação a atração entre o núcleo e os elétrons mais externos do cátion cobalto.
e) (F) A cor azul de íons cobalto (II) é atribuída à energia liberada na transição de elétrons de um nível mais interno para outro mais externo, na eletrosfera do íon.
A liberação de energia em forma de luz se dá pela saída de um elétron do nível mais externo pra um mais interno, ocorrendo no sentido contrário, portanto, um ganho de energia.

***

(QUESTÃO 39)

2H₂S(g) + 3O₂(g) → 2SO₂(g) + 2H₂O(v)

O sulfeto de hidrogênio, H₂S(g), é uma substância química poluente e de cheiro desagradável, liberada para atmosfera pela decomposição de materiais orgânicos presentes em esgotos e, quando dissolvido na água, forma o ácido sulfídrico, H₂S(aq). Na atmosfera, o sulfeto de hidrogênio reage rapidamente com o oxigênio do ar e forma dióxido de enxofre, SO₂(g), um gás inodoro, de acordo com a reação química representada pela equação. Entretanto o dióxido de enxofre, na atmosfera, reage lentamente com o oxigênio e produz o trióxido de enxofre, SO₃(g), que, em contato com a água da chuva, leva à formação do ácido sulfúrico, H₂SO₄(aq).

Considerando-se as informações, as estruturas e as propriedades das substâncias químicas mencionadas no texto, é correto afirmar:

a) (F) O ácido sulfídrico, H₂S(aq), obtido pela dissolução do sulfeto de hidrogênio na água, é um diácido forte e estável.
O ácido sulfídrico, por reagir facilmente com o oxigênio, não é estável.
b) (F) A reação entre o trióxido de enxofre, SO₃(g), e a água, H₂O(l), com a produção de ácido sulfúrico, é de oxirredução.
A reação entre o trióxido de enxofre com a água é dada por: 1SO₃(g) + 1H₂O(l) → 1H₂SO₄(aq). Ao analisarmos os nox do enxofre, percebemos que tanto no reagente quanto no produto ele permanece +6. Portanto, não houve reação de oxirredução.
c) (V) O SO₂(g) é uma substância química constituída por moléculas polares de geometria angular e  SO₃(g), por moléculas apolares de geometria trigonal plana.

A hibridização do átomo central do SO₂ é sp³ e, além disso, ele possui um par de elétrons livres, caracterizando a molécula como polar e angular. Já o SO₃, possui hibridização do átomo central sp², sem nenhum elétron livre, caracterizando seu momento polar nulo e sua geometria triangular ou trigonal plana.

d) (F) A reação de 340,0g de sulfeto de hidrogênio, H₂S(g), com oxigênio suficiente, leva à produção de 448,0L de dióxido de enxofre, SO₂(g), medidos nas CNTP.
Resolvemos esse exercício por estequiometria:
n(H₂S(g)) = n(SO_2(g)) 340/34 = n(SO_2(g)) Para encontrarmos o volume, multiplicamos o número de mols do SO₂(g) por 22,4L. Dessa forma, 10 x 22,4 = 224L e) (F) O átomo de enxofre constituinte do sulfeto de hidrogênio transfere quatro elétrons para os átomos de oxigênio do O₂(g), na reação representada pela equação química.
O átomo de enxofre transfere seis elétrons para os átomos de oxigênio na reação representada acima.

***

Dos equilíbrios químicos II

5. POTENCIAL HIDROGENIÔNICO E HIDROXILIÔNICO (pH E pOH)

Antes de determinarmos os potenciais que envolvem a classificação de um meio predominantemente ácido, neutro ou básico, é necessário encontrarmos um padrão dos íons (H₃O⁺ e OH^-) já pré-existentes num meio aquoso, dessa forma:

2 H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH^-

Análises experimentais demonstraram que a constante de ionização da água (Kw) possui um valor fundamental de Kw = 1,0.10^-14 a temperatura ambiente (25 ºC). Portanto, o valor de cada um dos íons formados é de 1,0.10^-7 mol.L^-1. Por se tratar de uma constante demasiadamente pequena, utilizamos o artifício dos logaritmos para elevarmos essas quantias, a partir do conceito de potencial:

P(x) = -log[x]

Atente que os colchetes indicam a utilização da unidade mol.L^-1

p(H₃O⁺) = pH = -log[H₃O⁺]

p(OH^-) = pOH = -log[OH^-]

Obs. 1: em meios ácidos, o cálculo só pode ser feito a partir do p(H₃O⁺), da mesma forma, em meios básicos, o cálculo só pode ser feito a partir do p(OH^-).

Obs. 2: a soma dos potenciais hidrogeniônico e o potencial hidroxiliônico valem 14, ou seja:

pH + pOH = 14

6. ESCALA DE pH

A escala de pH classifica o meio como ácido, neutro ou básico. Ela começa do valor 0 e termina em 14. Com o 0 < pH < 7, o meio é classificado como ácido. Em pH = 7, o meio é classificado como neutro. Já em pH > 7, o meio é classificado como básico.

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Dos equilíbrios químicos I

As reações do tipo reversíveis (aquelas que são representadas pela dupla seta: ⇌) que atingem um limiar em que a velocidade da reação direta é equivalente ao da reação inversa, em um sistema fechado, formam um equilíbrio químico. Nesse sentido, é válido relacionar as leis de velocidade dessas reações de modo a obter um valor que classifique esse equilíbrio. Observe a seguinte reação genérica, em que as letras minúsculas representam os respectivos coeficientes estequiométricos de seus reagentes ou produtos:

aA_(aq) + bB_(g) ⇌ cC_(aq) + dD_(aq) 

Abaixo, temos as equações genéricas de velocidade da reação acima:
Vdireta = k₁.[A]^a.[B]^b
Vinversa = k₂.[C]^c.[D]^d

Como, em equilíbrio, essas velocidades se equivalem:

V_direta = V_inversa


Como, por princípios matemáticos, uma razão de constantes gera uma nova constante, chamaremos k₁/k₂ de Kc (constante de equilíbrio em termos de concentração molar). Atente que essa constante de equilíbrio não possui unidade fixa, portanto, a análise dimensional dessa constante deve ser feita de diferentes formas. Observe também que a constante de equilíbrio altera com a mudança de temperatura e que a presença de água líquida no reagente da reação, tão como a presença de sólidos não entram no cálculo das constantes. Além disso, para uma reação entrar em equilíbrio é necessário que o sistema reacional seja fechado.

Outras características importantes das constantes de equilíbrio se dão a partir de suas utilidades. Na maior parte das situações, as constantes de equilíbrio possuem maior utilidade quando utilizadas para calcular a eficiência de uma reação que possui pouca espontaneidade para uma determinada característica, ou seja, o cálculo de uma Ka (constante de acidez) faz mais sentido para um ácido fraco. Do mesmo modo, o cálculo da Kps (constante do produto de solubilidade) faz mais sentido para substâncias pouco solúveis.

1. CONSTANTE DE EQUILÍBRIO A PARTIR DAS PRESSÕES PARCIAIS (Kp)
O cálculo da constante de equilíbrio em termo das pressões parciais pode ser dado a partir de reações que possuam substâncias em fase gasosa. Por isso, substâncias líquidas, sólidas ou aquosas não apresentam pressões parciais e não entram no cálculo da Kp. Observe a reação de formação da amônia:

1N_2(g) + 3H_2(g) ⇌ 2NH_3(g)

Kp = [P.P.(NH₃)]² / [P.P.(N₂)].[P.P.(H₂)]³

Ex.: Suponha que, no equilíbrio, a pressão de nitrogênio molecular seja de 0,3 atm, gás hidrogênio seja de 0,9 atm e de amônia seja de 0,6 atm. Considerando o sistema fechado e que a temperatura é constante, calcule a Kp (incluindo a sua unidade) desse equilíbrio químico.

Kp = [0,6]² / [0,3].[0,9]³
Kp = 0,36 / 0,2187
Kp = 1,646 atm^-2

Obs.: Relação entre Kp e Kc:

Kp = Kc.(RT)^Δn

Δn = a variação entre número de mols de gases no produto e reagente.

2. CONSTANTE DO PRODUTO DE SOLUBILIDADE (Kps)
Assim como a maior parte dos estudos relacionados à constante de equilíbrio, só há sentido em mensurar uma constante para alguma determinada dissolução quando esta se refere a um composto razoavelmente insolúvel. Observe, portanto, o porquê dessa condição:

NaCl_(s) ⇌ Na⁺_(aq) + Cl^-_(aq)  *Não convém a formação de um equilíbrio, nesse caso.

É de completa inconveniência representar a dissolução do cloreto de sódio em água como um equilíbrio químico. Em primeiro lugar, por ser um composto de extrema solubilidade, em concentrações razoavelmente baixas ele se dissocia completamente. Dessa forma, inexiste a possibilidade de se calcular alguma constante. No entanto, vejamos o que ocorre com um sal insolúvel, como o cloreto de prata (AgCl):

AgCl_(s) ⇌ Ag⁺_(aq) + Cl^-_(aq) *Convém a formação de um equilíbrio, nesse caso.

Por, mesmo em concentrações muito baixas, o cloreto de prata não se solubilizar com facilidade em água, não podemos afirmar que tal composto iônico foi totalmente dissociado. Assim, é válido o cálculo de uma constante para formar esse equilíbrio químico. O nome dessa constante é dado por Kps (constante do produto de solubilidade), já que o reagente sólido não participa do cálculo.

K_eq = K_ps = [Ag⁺].[Cl^-]

Considerando que a constante de equilíbrio, nesse caso, seria de 1,0.10^-12 numa temperatura de 300K, é possível calcular a solubilidade em mols/L de cloreto de prata nessas condições:

1,0.10^-12 = [Ag⁺].[Cl^-]
1,0.10^-12 = x²
x = 1,0.10^-6 mols/L

Então, em um litro de água, serão dissolvidos 1,0.10^-6 mol de AgCl. Em estudos laboratoriais a importância do Kps é ainda maior, visto a grandiosidade dos dados quando postos em prática.

Da mesma forma que temos com as constantes de equilíbrio, em que ao ser calculado um valor que não corresponda a constante da reação em determinada temperatura – o chamado Qc (coeficiente de equilíbrio) – que indica que o equilíbrio ainda não foi atingido, o produto dos íons dissolvidos ou a constante de ionização (Ki) pode servir de parâmetro para indicar o nível de saturação de um meio. Dessa forma, se o produto entre os íons dissolvidos for maior que o Kps, dizemos que o meio está saturado com corpo de fundo. Se o produto entre os íons dissolvidos for igual ao Kps, o meio está saturado. Já, se o produto entre os íons dissolvidos for menor que o Kps, o meio está insaturado.

3. PRINCÍPIO DE LE CHATELIER
Ao, no equilíbrio químico, se propor alguma pertubação no sistema, as consequências advindas de tal pertubação poderão ser analisadas. Le Chatelier estudou as constâncias dessas problemáticas e percebeu que, no rearranjo dessas pertubações, semelhanças aconteciam. Dessa forma, o princípio pode ser classificado a partir de uma frase: "o princípio de fuga à força aplicada". Observe novamente a reação de formação da amônia:

1N_2(g) + 3H_2(g) ⇌ 2NH_3(g)  ∆H° = -92,2 kJ.mol^-1

- Se aumentarmos a concentração de N₂, a reação se desloca para o sentido: direto;
- Se diminuirmos a concentração de H₂, a reação se desloca para o sentido: inverso;
- Se aumentarmos a concentração de amônia, a reação se desloca para o sentido: inverso;
- Se diminuirmos a concentração da amônia, a reação se desloca para o sentido: direto;
- Se aumentarmos a pressão do sistema, a reação se desloca para o sentido: direto;
- Se diminuirmos a pressão do sistema, a reação se desloca para o sentido: inverso;
- Se aumentarmos a temperatura do sistema, a reação se desloca para o sentido: inverso;
- Se diminuirmos a temperatura do sistema, a reação se desloca para o sentido: direto.

4. DA FORMAÇÃO DOS EQUILÍBRIOS QUÍMICOS
Todo equilíbrio químico possui, no mínimo, três etapas para a sua formação: início, reação e equilíbrio. Para explorarmos tal situação, vejamos uma situação problema que envolve a formação de um equilíbrio químico na formação da amônia.

Ex.: Na síntese da amônia, foram colocados, num recipiente de 1 litro, 4 mols de gás nitrogênio e 8 mols de gás hidrogênio. Percebeu-se que, no equilíbrio, foram formados 4 mols de amônia. Calcule a Kc desse sistema reacional.

1N_2(g) + 3H_2(g) ⇌ 2NH_3(g)

	N2	H2	NH3
Início	4 mols/L	8 mols/L	0 mol/L
Reação
Equilíbrio			4 mols/L

Para completarmos a tabela, precisamos da proporção que as substâncias reagiram para a formação do equilíbrio. Para isso, dividimos o número de mols da amônia no equilíbrio (4 mols), pelo seu coeficiente na reação química balanceada (2 mols). A partir disso, encontramos como resultado o número 2. Se tínhamos, no início, zero mols de amônia e, no equilíbrio, tivemos 4, significa dizer que, na reação, foram produzidos 4 mols de amônia.

Agora, para completarmos toda a tabela, multiplicamos o valor encontrado (2) pelo coeficiente estequiométrico das respectivas substâncias na reação e colocamos na linha equivalente à segunda etapa da formação do equilíbrio: a reação. A partir disso, diminuímos os valores iniciais de cada uma das espécies reagentes pelo valor encontrado e preenchemos a linha equivalente ao equilíbrio químico. Vejamos:

	N2	H2	NH3
Início	4 mols/L	8 mols/L	0 mol/L
Reação	2 mols/L	6 mols/L	4 mols/L
Equilíbrio	2 mols/L	2 mols/L	4 mols/L

Como o sistema é de um litro, podemos dizer que, no equilíbrio, as concentrações de gás nitrogênio, gás hidrogênio e amônia são de, respectivamente: 2 mols/L, 2 mols/L e 4 mols/L. Para calcularmos a Kc, basta fazermos o seguinte cálculo:

Kc = [NH₃]^² / [N₂]^¹.[H₂]^³
Kc = 4² / 2.2³
Kc = 1 (mol/L)^-2 

Continua...

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