Reações Reversíveis e Equilíbrio Químico

Quando queimamos um palito de fósforo, a combustão processa-se até que toda a madeira seja consumida, cessando a reação. Esse tipo de reação é denominado de “irreversível”, pois se processa em um único sentido: o de consumo dos reagentes.

Porém, existem várias reações em nosso cotidiano que são reversíveis, ou seja, tanto os reagentes quanto os produtos são consumidos e formados simultaneamente. Vamos considerar um exemplo: quando você olha para a garrafa fechada abaixo, você acha que a água dentro dela evapora?

Dentro dessa garrafa com água existe um equilíbrio dinâmico

Pode ser que cheguemos à conclusão de que a água dentro da garrafa tampada não evapora porque o seu nível permanece inalterado. Entretanto, a água evapora sim. O que acontece é que nesse sistema existem moléculas de água passando do estado líquido para o de vapor (evaporando), e também moléculas passando do estado de vapor para o líquido (condensando), esses dois processos ocorrem com a mesma velocidade. É por isso que o nível da água na garrafa não sofre alteração. Mas apesar de não vermos, o sistema está em constante movimentação.

Equilíbrio dinâmico da água dentro de garrafa fechada

Dizemos que temos nesse caso um equilíbrio dinâmico e que esse processo é reversível. Geralmente, quando pensamos em equilíbrio, vem-nos à mente o tipo de equilíbrio estático, como o que ocorre quando colocamos dois pesos iguais em uma balança de pratos. Os pratos com massas iguais ficam “equilibrados” e a balança fica imóvel.

Entretanto, o equilíbrio dinâmico é diferente, ele está constantemente em movimento. Para ilustrar, pense em um estacionamento em que todas as vagas estão lotadas; porém, existem pessoas chegando e outras saindo com os seus carros. Imediatamente no momento em que uma pessoa desocupa uma vaga, outra toma o seu lugar, e essa situação se repete continuamente durante todo o dia. Visto que as velocidades de pessoas que saem e de pessoas que chegam são iguais, temos um equilíbrio dinâmico.

Quando temos um equilíbrio dinâmico ocorrendo com uma reação química, ele é chamado de equilíbrio químico. Vamos considerar um exemplo de reação reversível que atinge o equilíbrio químico, a reação de produção da amônia pelo método de Haber-Bosch. Nesse método, com a pressão e a temperatura controladas, reagem-se os gases nitrogênio e oxigênio, conforme mostrado pela equação química abaixo:

N_2(g) + 3 H_2(g) ↔ 2 NH_3(g)

Se essa reação fosse irreversível, ocorrendo apenas no sentido de formação da amônia, 1 mol de N_2(g) e 3 mol de H_2(g) produziriam 2 mol de NH_3(g). Porém, não é isso o que ocorre na realidade, a quantidade de amônia obtida experimentalmente é sempre menor que essa proporção.

A produção da amônia é uma reação reversível que entra em equilíbrio químico. Ela é usada na produção de fertilizantes agrícolas

Isso ocorre porque essa reação é reversível, conforme representado na equação química mais acima pela seta dupla (↔). Essa representação indica reações ocorrendo nos dois sentidos (direto e inverso) simultaneamente.

• A reação direta (→) ocorre no sentido de formação dos produtos, para a direita;

• A reação inversa (←) ocorre no sentido de formação dos reagentes, para a esquerda.

Parte da amônia produzida decompõe-se, isto é, os gases que a formam são regenerados. Quando a taxa de desenvolvimento (velocidade) de formação da amônia for igual à taxa de desenvolvimento de formação dos gases nitrogênio e hidrogênio, dizemos que a reação está em equilíbrio químico.

Portanto, um equilíbrio químico pode ser caracterizado pelos seguintes pontos:

Características que identificam um sistema em equilíbrio químico

Observação: A característica 2 mostra que as concentrações se mantêm constantes, porém, dificilmente as concentrações dos reagentes serão iguais às dos produtos. Por outro lado, são as velocidades com que elas se formam e se decompõem que se tornam iguais e constantes no equilíbrio químico.

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

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