Grau de Equilíbrio

O grau de equilíbrio (?) é uma grandeza que relaciona o número de mol consumido com o número de mol inicial de certo reagente, podendo ser expresso em porcentagem.

Cientista anotando dados de reação em equilíbrio químico e calculando o grau de equilíbrio dela
Cientista anotando dados de reação em equilíbrio químico e calculando o grau de equilíbrio dela

O grau de equilíbrio, simbolizado por “α”, é usado em equilíbrios químicos para indicar a relação entre a quantidade de matéria (número de mol) depois que determinado reagente foi consumido e a quantidade de matéria inicial.

Assim, o grau de equilíbrio pode ser calculado por meio da seguinte expressão:

α = número de mol consumido
    número de mol inicial

Veja um exemplo:

Considere que em um recipiente fechado, com capacidade de 1 L, à temperatura de 100ºC, há 10 mol de C2H4 e 10 mol de Cl2. Começa a ocorrer a seguinte reação reversível: C2H4+Cl2 ↔ C2H4Cl2. Após certo tempo, verificou-se que a reação atingiu o equilíbrio químico e que quatro mol de C2H4Cl2 formaram-se. Qual é o valor do grau de equilíbrio dos reagentes?”

Resolução:

Os dados fornecidos no enunciado estão na tabela a seguir para melhor visualização:

Tabela para organizar os dados usados no cálculo do grau de equilíbrio
Tabela para organizar os dados usados no cálculo do grau de equilíbrio

Com esses dados, basta substituir os valores na expressão do grau de equilíbrio:

α = número de mol consumido
          número de mol inicial

α = 4 mol
     10 mol

α = 0,4

O valor do grau de equilíbrio pode variar somente entre 0 e 1, portanto, podemos expressar essa grandeza também em porcentagem, sendo que, nesse exemplo, temos: α = 40%.

É muito importante não confundir o grau de equilíbrio (α) com a constante de equilíbrio (Kc). Quando ocorre uma perturbação no sistema em equilíbrio, como uma variação da concentração dos reagentes ou dos produtos ou da temperatura do sistema, o grau de equilíbrio sofrerá variações também. Já a constante de equilíbrio variará somente com uma variação da temperatura.

Mas o grau de equilíbrio pode nos ajudar a resolver problemas envolvendo o cálculo de Kc. Veja:

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Exemplo: Em uma temperatura T, 2 mol de NH3 estão 20% dissociados em N2 e H2. Sabendo que o volume do recipiente é de 5 L, determine o valor de Kc para o equilíbrio:

2 NH3 ↔N2 + 3 H2

Resolução:

A questão fornece o grau de equilíbrio, isto é, a porcentagem de NH3 que reage:

-reagem = 20% de 2 mol = 0,2 (2 mol) e 0,4 mol;

-restam no equilíbrio: 2 – 0,4 = 1,6 mol.

Assim, temos:

Tabela para organizar os dados de exemplo de cálculo do grau de equilíbrio
Tabela para organizar os dados de exemplo de cálculo do grau de equilíbrio

Com esses dados, calculamos as concentrações de cada substância:

[NH3] = 1,6 mol = 0,32 mol/L
               5 L

[N2] = 0,2 mol = 0,04 mol/L
             5 L

[H2] = 0,6 mol = 0,12 mol/L
             5 L

Agora basta aplicar na expressão de Kc:

Kc = [N2] . [H2]3
              
[NH3]2

Kc = 0,04 . (0,12)
                
(0,32)2

Kc = 0,04 . 0,001728
              0,1024

Kc = 0,000675 ou 6,75 . 10-4

É interessante notar que, dependendo do tipo de reação que estamos trabalhando, o nome do grau de equilíbrio pode mudar. Por exemplo, se a reação for de decomposição, nesse caso, teremos o grau de decomposição; se for uma reação de ionização, o grau será de ionização e assim por diante. Outros exemplos são: grau de dissociação, grau de hidrólise, grau de precipitação, entre outros.

Inclusive o grau de dissociação e de ionização servem para verificar a força dos ácidos e das bases, Força ácida e Classificação das bases.

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