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Reações reversíveis

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Mensagem por j_lucasps Qua 08 Set 2021, 17:48

Olá, no início do tópico "Introdução ao equilíbrio químico" é dito:
"É comum considerar o término de uma reação química o momento em que o reagente limite é consumido em sua totalidade. Porém, existem reações reversíveis, cujos reagentes começam a ser regenerados pelos produtos quando determinada quantidade de produto é formada."

Dúvidas:
1) Pode-se dizer que toda reação é reversível? (Ainda que seja MUITO MUITO pouco reversível, por exemplo, a ionização (a primeira ionização) do ácido sulfúrico é, em alguma medida, reversível?)

Ainda tenho mais dúvida, mas vou aguardar para colocá-la porque depende da resposta para a pergunta acima.
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Reações reversíveis Empty Re: Reações reversíveis

Mensagem por gabriel de castro Qua 08 Set 2021, 23:45

Salve j_lucasps, tudo certo?

Primeiramente, é importante dizer que no estudo da Química devemos ter cuidado com essa generalizações, afinal, pouquíssimas coisas nessa matéria podem definidas com um ponto final, mas no geral reações químicas são reversíveis. Entretanto, a diversas características Termodinâmicas que as caracterizam limitam ou não essa capacidade, por exemplo na Síntese de Haber-Bosch:

[latex]N_{2}+3H_{2}\;\overset{Fe}{\rightarrow}\;2NH_{3}[/latex]

Nessa reação a tendência, após certo período de tempo, é que a produção de amônia diminua e que caso esse processo não seja bem executado (como parametrizado por Haber-Bosch) ele parará, entrando assim nos estado de equilíbrio químico. Mas o que é de fato o equilíbrio químico? Simplesmente quando a velocidade da reação direta e inversa são iguais, ou seja, não há nenhuma preferência de direção. 

Reações reversíveis Equili10

Por fim, para sermos mais objetivos é fundamental que analisemos a equação da Energia Livre de Gibbs que estabelece o seguinte: 

[latex]\Delta G^{\text{o}}=\Delta H^{\text{o}}-T.\Delta S^{\text{o}}[/latex]

Essa equação estabelece três situações gerais que são: ∆G > 0 será um processo não espontâneo, ∆G < 0 será um processo espontâneo e ∆G = 0 para quando temos um sistema em equilíbrio. Aqui fica fácil perceber que para uma reação com ∆G negativo a sua inversa terá maior potencialidade de acontecer, isto é, na reação direta, com essa variação da Energia Livre de Gibbs, existirá uma maior probabilidade de reagentes serem produzidos/mantidos. Portanto, podemos definir que sim em ampla ocorrência a Química é caracterizada por reações reversíveis, mas, à depender de fatores elucidados pela Termodinâmica, temos reações mais ou menos difíceis de serem submetidas a esses processos contrários. 

Espero ter ajudado Smile

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Mensagem por j_lucasps Qui 09 Set 2021, 11:34

gabriel de castro escreveu:Primeiramente, é importante dizer que no estudo da Química devemos ter cuidado com essa generalizações, afinal, pouquíssimas coisas nessa matéria podem definidas com um ponto final(...)
Obrigado pela atenção e dica.
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Mensagem por j_lucasps Qui 09 Set 2021, 11:34

gabriel de castro escreveu:(...) mas no geral reações químicas são reversíveis. Entretanto, a diversas características Termodinâmicas que as caracterizam limitam ou não essa capacidade, por exemplo na Síntese de Haber-Bosch:

[latex]N_{2}+3H_{2}\;\overset{Fe}{\rightarrow}\;2NH_{3}[/latex]

Nessa reação a tendência, após certo período de tempo, é que a produção de amônia diminua e que caso esse processo não seja bem executado (como parametrizado por Haber-Bosch) ele parará, entrando assim nos estado de equilíbrio químico. Mas o que é de fato o equilíbrio químico? Simplesmente quando a velocidade da reação direta e inversa são iguais, ou seja, não há nenhuma preferência de direção. 

Reações reversíveis Equili10

Por fim, para sermos mais objetivos é fundamental que analisemos a equação da Energia Livre de Gibbs que estabelece o seguinte: 

[latex]\Delta G^{\text{o}}=\Delta H^{\text{o}}-T.\Delta S^{\text{o}}[/latex]

Essa equação estabelece três situações gerais que são: ∆G > 0 será um processo não espontâneo, ∆G < 0 será um processo espontâneo e ∆G = 0 para quando temos um sistema em equilíbrio. Aqui fica fácil perceber que para uma reação com ∆G negativo a sua inversa terá maior potencialidade de acontecer, isto é, na reação direta, com essa variação da Energia Livre de Gibbs, existirá uma maior probabilidade de reagentes serem produzidos/mantidos. Portanto, podemos definir que sim em ampla ocorrência a Química é caracterizada por reações reversíveis, mas, à depender de fatores elucidados pela Termodinâmica, temos reações mais ou menos difíceis de serem submetidas a esses processos contrários. 

Espero ter ajudado Smile
Então, obrigado novamente pela disposição em ajudar!
Já dito que as reações químicas são em gerais reversíveis, por que há reações em que a reação reversível ocorre em proporção tão pequena? Você disse que devido a "características termodinâmicas", poderia desenvolver um pouco mais isso? Se possível, como eu já usei o exemplo, a ionização do ácido sulfúrico (a primeira ionização, considerando que a ionização ocorre verdadeiramente em etapas).
E como é o equilíbrio dessas reações em que a reversível ocorre em uma proporção tão pequena?
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Mensagem por gabriel de castro Qui 09 Set 2021, 14:36

j_lucasps escreveu:Já dito que as reações químicas são em gerais reversíveis, por que há reações em que a reação reversível ocorre em proporção tão pequena? Você disse que devido a "características termodinâmicas", poderia desenvolver um pouco mais isso? [...]

Essas perguntas podem ser respondidas com um olhar analítico na equação da Energia Livre de Gibbs e é preciso entendermos os termos dessa equação. Primeiramente, temos a Entalpia que é a medida da energia interna que as moléculas de uma substância possuem e geralmente medimos a variação dessa grandeza definindo dois tipos de transformações: exotérmicas e endotérmicas, sendo aquela primeira uma reação do tipo espontânea. 

Em segundo lugar, temos a Entropia que é uma grandeza termodinâmica que mede o grau de liberdade molecular de um sistema e, pela 2ª Lei da Termodinâmica, em um sistema isolado temos a tendência da entropia aumentar, ou seja, quando a reação for espontânea o ∆S será positivo. 

Dessa forma, baseando-se nessas duas variáveis você pode definir qualitativamente quais reações terão maior potencialidade de serem reversíveis ou não, por exemplo a reação de produção da amônia tem G < 0 e, portanto, ocorre mesmo na ausência de agentes externos (não é preciso aquecer, aumentar pressão ou adicionar catalisadores). Agora, a formação de NO2 tem variação positiva e podemos presumir que sem outros fatores auxiliares a reação não se desencadeará e teremos ou a ocorrência em baixas quantidades (com grandes porções de produtos retornando para reagentes) ou simplesmente ela não ocorrerá. 

j_lucasps escreveu:[...] E como é o equilíbrio dessas reações em que a reversível ocorre em uma proporção tão pequena?

Essa pergunta é interessante, porque quando o Ké alto (maior do que aproximadamente 103) temos a informação de que o equilíbrio favorece os produtos e quando essa constante é muito baixa (inferior a aproximadamente 10-3) o equilíbrio favorecerá os reagentes. Então, para ser bem didático irei até expandir sua pergunta para três possíveis casos bem "explicados" por esse esquema:

Reações reversíveis Reagen10 

Obs.: Não citei nada do exemplo pedido por você, porque não pensei em nada para demonstrá-lo

Qualquer dúvida estou aí  affraid

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