Química · 11.ª–12.ª classe
O que é o princípio de Le Chatelier?
Resposta curta
O princípio de Le Chatelier diz que, quando se perturba um sistema em equilíbrio (mudando concentração, pressão, volume ou temperatura), o sistema evolui no sentido que contraria a perturbação, até atingir um novo equilíbrio. Serve para prever o sentido do deslocamento, sem fazer contas.
Definição e características
Enunciado: se um sistema em equilíbrio sofre uma alteração das condições, desloca-se no sentido que tende a anular essa alteração. A expressão "deslocar o equilíbrio para a direita" significa que a reação direta passa a predominar até se reestabelecer o equilíbrio, formando-se mais produtos.
Definição formal vs. explicação simples
Formalmente: resposta de um sistema em equilíbrio a uma perturbação externa. Em linguagem simples: o sistema "resiste" à mudança. Se lhe acrescenta algo, ele tenta consumi-lo; se lhe retira algo, tenta repô-lo.
O que cada perturbação provoca
| Perturbação | Sentido do deslocamento |
|---|---|
| Aumentar a concentração de uma espécie | No sentido que a consome |
| Diminuir a concentração de uma espécie | No sentido que a forma |
| Aumentar a pressão (diminuir o volume) | Para o lado com menos mol de gás |
| Diminuir a pressão (aumentar o volume) | Para o lado com mais mol de gás |
| Aumentar a temperatura | No sentido endotérmico |
| Diminuir a temperatura | No sentido exotérmico |
| Adicionar catalisador | Não desloca; só acelera a chegada ao equilíbrio |
| Adicionar gás inerte a volume constante | Não desloca |
Conceitos relacionados
- Kc só varia com a temperatura. Mudanças de concentração ou de pressão deslocam o equilíbrio mas não alteram Kc.
- Numa reação exotérmica (ΔH negativo) a reação direta liberta calor. Aquecer favorece a reação inversa.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1 — Síntese do amoníaco
Enunciado: N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g), reação exotérmica (ΔH = −92 kJ para a equação escrita). Preveja o efeito de: (a) adicionar H2; (b) retirar NH3; (c) aumentar a pressão; (d) aumentar a temperatura.
Resolução:
- (a) Aumentou [H2]: o sistema consome H2, logo desloca-se para a direita.
- (b) Diminuiu [NH3]: o sistema repõe NH3, logo desloca-se para a direita.
- (c) Reagentes: 1 + 3 = 4 mol de gás; produtos: 2 mol. Aumentar a pressão favorece o lado com menos mol: direita.
- (d) A reação direta é exotérmica; aquecer favorece a endotérmica, a inversa: esquerda.
Resposta: (a) direita; (b) direita; (c) direita; (d) esquerda. Verificação: (a), (b) e (c) aumentam o rendimento em NH3; só (d) o diminui.
Exemplo 2 — A cor do dióxido de azoto
Enunciado: N2O4(g) (incolor) ⇌ 2 NO2(g) (castanho-avermelhado), reação endotérmica. O que se observa ao aquecer o recipiente?
Resolução:
- A reação direta é endotérmica.
- Aumentar a temperatura favorece a reação endotérmica: desloca-se para a direita.
- Forma-se mais NO2.
Resposta: a cor castanha torna-se mais intensa. Verificação: arrefecer faz o contrário e a mistura fica mais clara.
Exemplo 3 — Refrigerante aberto
Enunciado: CO2(g) ⇌ CO2(aq). Porque perde o gás um refrigerante deixado aberto?
Resolução:
- Ao abrir, o CO2(g) sai para a atmosfera: a sua concentração na fase gasosa diminui.
- O sistema contraria a perturbação repondo CO2(g): desloca-se para a esquerda.
- O CO2 dissolvido passa a gás e escapa.
Resposta: o equilíbrio desloca-se para a esquerda e a bebida perde o gás. Verificação: em frio perde-se mais devagar porque a solubilidade dos gases na água aumenta quando a temperatura desce.
Exemplo 4 — Nível de exame: várias perturbações
Enunciado: PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g), reação endotérmica. Indique o sentido de deslocamento quando: (a) se adiciona Cl2; (b) se aumenta o volume do recipiente; (c) se aquece; (d) se junta um catalisador; (e) se adiciona hélio mantendo o volume constante.
Resolução:
- (a) Mais Cl2: consome-se Cl2, para a esquerda.
- (b) Mais volume, menos pressão: favorece o lado com mais mol de gás. Reagente: 1 mol; produtos: 2 mol. Para a direita.
- (c) Endotérmica: aquecer favorece a direta, para a direita.
- (d) Catalisador: sem deslocamento.
- (e) Gás inerte a V constante não altera as concentrações: sem deslocamento.
Resposta: (a) esquerda; (b) direita; (c) direita; (d) nenhum; (e) nenhum. Verificação: (b) e (c) aumentam o rendimento em PCl3.
Erros e confusões frequentes
- Dizer que o sistema "anula" totalmente a perturbação. Só a atenua; o novo equilíbrio tem composição diferente.
- Trocar o sentido da pressão: pressão maior favorece menos mol de gás, não mais.
- Contar sólidos e líquidos ao comparar os mol de gás. Só contam os gases.
- Achar que o catalisador desloca o equilíbrio. Não desloca.
- Pensar que aumentar a temperatura aumenta Kc em todas as reações. Só em reações endotérmicas; nas exotérmicas Kc diminui.
Exercícios propostos
1Exercício 1
2 SO2(g) + O2(g) ⇌ 2 SO3(g), exotérmica. Qual o efeito de aumentar a pressão e de aumentar a temperatura sobre a quantidade de SO3?
Ver solução
Pressão: 3 mol de gás à esquerda e 2 à direita, logo o aumento favorece a direita (mais SO3). Temperatura: reação direta exotérmica, logo aquecer favorece a esquerda (menos SO3).
2Exercício 2
H2(g) + I2(g) ⇌ 2 HI(g). O que acontece ao equilíbrio quando se duplica a pressão por redução do volume?
Ver solução
Há 2 mol de gás de cada lado. A pressão não desloca o equilíbrio: sem deslocamento (as concentrações aumentam, mas a proporção mantém-se).
3Exercício 3
CaCO3(s) ⇌ CaO(s) + CO2(g), endotérmica. Preveja o efeito de: (a) retirar CO2; (b) aquecer; (c) aumentar a pressão.
Ver solução
(a) Repor CO2: para a direita. (b) Endotérmica: aquecer favorece a direita. (c) Só há gás à direita (1 mol) e nenhum à esquerda: o aumento de pressão favorece a esquerda.
4Exercício 4
Um aluno diz que um catalisador aumenta o rendimento de uma reação em equilíbrio. Concorda?
Ver solução
Não. O catalisador acelera igualmente a reação direta e a inversa, de modo que o equilíbrio é atingido mais depressa, mas a composição de equilíbrio e Kc não mudam.
5Exercício 5
Fe3+(aq) + SCN-(aq) ⇌ FeSCN2+(aq), que dá cor vermelha. Que se observa ao adicionar mais Fe3+? E ao adicionar uma substância que retire SCN- da solução?
Ver solução
Mais Fe3+: desloca-se para a direita e a cor vermelha intensifica-se. Retirar SCN-: o sistema repõe-no, desloca-se para a esquerda e a cor atenua-se.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre o princípio de Le Chatelier e a constante de equilíbrio?
O princípio dá o sentido do deslocamento sem números. A constante Kc quantifica a composição do equilíbrio. Podem usar-se em conjunto: compara-se Q com Kc para confirmar o sentido.
Onde se aplica o princípio de Le Chatelier na prática?
Na indústria (escolha de pressão e temperatura na síntese do amoníaco), na conservação de bebidas gaseificadas e na fisiologia, por exemplo nas trocas de gases no sangue.
Que erros os estudantes cometem sobre este princípio?
Dizer que o catalisador desloca o equilíbrio, contar sólidos ao analisar a pressão e trocar o sentido do efeito da temperatura.
Resumo
- O sistema em equilíbrio reage a uma perturbação contrariando-a.
- Concentração: o sistema consome o que se adiciona e repõe o que se retira.
- Pressão: mais pressão favorece o lado com menos mol de gás.
- Temperatura: aquecer favorece o sentido endotérmico.
- Catalisador e gás inerte a volume constante não deslocam o equilíbrio.
Onde aprofundar
- O manual de Química da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
- OpenStax Chemistry (em inglês), secção sobre deslocamento de equilíbrios.
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