As reações reversíveis ocorrem em ambas as direções, mas toda reação reversível se estabelece em uma posição de “equilíbrio”. Se você deseja caracterizar o equilíbrio de tal reação, a constante de equilíbrio descreve o equilíbrio entre os produtos e reagentes. O cálculo da constante de equilíbrio requer o conhecimento das concentrações dos produtos e dos reagentes na reação quando ela está em equilíbrio. O valor da constante também depende da temperatura e se a reação é exotérmica ou endotérmica.
TL; DR (muito longo; Não li)
Para a reação genérica:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Aqui, as letras minúsculas são o número de moles de cada um, as letras maiúsculas representam os componentes químicos da reação e as letras entre parênteses representam o estado da matéria. Você encontra a constante de equilíbrio de concentração com a expressão:
Kc = [G]g [H]h ÷ [A]uma[B]b
Para reações exotérmicas, aumentar a temperatura reduz o valor da constante, e para reações endotérmicas, aumentar a temperatura aumenta o valor da constante.
Calculando a Constante de Equilíbrio
A fórmula para a constante de equilíbrio faz referência a uma reação “homogênea” genérica (onde os estados da matéria para os produtos e reagentes são os mesmos), que é:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Onde as letras minúsculas representam o número de moles de cada componente na reação, e as letras maiúsculas representam os produtos químicos envolvidos na reação e a letra (g) entre parênteses representa o estado da matéria (gás, neste caso).
A seguinte expressão define a constante de equilíbrio de concentração (Kc):
Kc = [G]g [H]h ÷ [A]uma[B]b
Aqui, os colchetes são para as concentrações (em moles por litro) para cada um dos componentes da reação, em equilíbrio. Observe que os moles de cada componente na reação original agora são expoentes na expressão. Se a reação favorecer os produtos, o resultado será maior que 1. Se favorecer os reagentes, será menor que 1.
Para reações não homogêneas, os cálculos são os mesmos, exceto sólidos, líquidos puros e solventes são simplesmente contados como 1 nos cálculos.
A constante de equilíbrio de pressão (Kp) é muito semelhante, mas é usado para reações envolvendo gases. Em vez das concentrações, ele usa pressões parciais de cada componente:
Kp = pGg pHh ÷ pUMAuma pBb
Aqui, (pG) é a pressão do componente (G) e assim por diante, e as letras minúsculas representam o número de moles na equação para a reação.
Você executa esses cálculos de maneira bastante semelhante, mas depende de quanto você sabe sobre as quantidades ou pressões dos produtos e reagentes no equilíbrio. Você pode determinar a constante usando valores iniciais conhecidos e um valor de equilíbrio com um pouco de álgebra, mas geralmente é mais simples com concentrações ou pressões de equilíbrio conhecidas.
Como a temperatura afeta a constante de equilíbrio
Mudar a pressão ou as concentrações das coisas presentes na mistura não muda a constante de equilíbrio, embora ambas possam afetar a posição de equilíbrio. Essas alterações tendem a desfazer o efeito da alteração feita.
A temperatura, por outro lado, muda a constante de equilíbrio. Para uma reação exotérmica (aquelas que liberam calor), o aumento da temperatura reduz o valor da constante de equilíbrio. Para reações endotérmicas, que absorvem calor, o aumento da temperatura aumenta o valor da constante de equilíbrio. A relação específica é descrita na equação de van't Hoff:
ln (K2÷ K1) = (−∆H0÷ R) × (1 / T2 - 1 / T1)
Onde (∆H0) é a mudança na entalpia da reação, (R) é a constante universal do gás, (T1) e T2) são as temperaturas inicial e final, e (K1) e (K2) são os valores inicial e final da constante.