Qual a diferença entre estado de equilíbrio e reação completa?
Passo 1
O enunciado pergunta qual é a diferença entre um estado de equilíbrio e uma reação completa em química. O conteúdo envolve termodinâmica e cinética de reações químicas: precisamos entender conceitos como velocidade direta e inversa, constante de equilíbrio e conversão de reagentes em produtos.
Passo 2
Definição de estado de equilíbrio químico
Em uma reação genérica
Em uma reação genérica
chegamos a um estado de equilíbrio quando as velocidades da reação direta e da reação inversa se igualam. Nesse ponto, as concentrações de
,
,
e
permanecem constantes ao longo do tempo, embora ambas as reações ainda ocorram. Termodinâmicamente, o potencial químico livre atinge o mínimo e
. O sistema satisfaz
onde
é finito (nem zero nem infinito).
Passo 3
Definição de reação completa
Chama-se reação completa aquela em que praticamente todo reagente é convertido em produto, de modo que a reação inversa é desprezível. Na prática, isso ocorre quando a constante de equilíbrio é muito grande ( ), favorecendo quase 100 % de conversão de reagentes em produtos. Nesse caso, o sistema não atinge um estado de equilíbrio reversível significativo: a reação pára quando um reagente se esgota.
Chama-se reação completa aquela em que praticamente todo reagente é convertido em produto, de modo que a reação inversa é desprezível. Na prática, isso ocorre quando a constante de equilíbrio é muito grande (
Passo 4
Principais diferenças
- Dinâmica de taxas:
Em equilíbrio,; em reação completa, a taxa inversa é quase zero. - Constante de equilíbrio:
Para equilíbrio,é finito; para reação completa, é tão grande que e finais quase nulos. - Composição final:
No equilíbrio, há mistura de reagentes e produtos em proporções definidas por; na reação completa, quase só produto permanece. - Critério termodinâmico:
No equilíbrio; num processo completo, até que todos os reagentes se esgotem.
Passo 5
Implicações práticas
- Em processos industriais, muitas vezes se busca condições (temperatura, pressão, catalisador) para deslocar o equilíbrio a favor dos produtos ou aproximar-se de uma reação “completa”.
- Em laboratório, se um reagente for empregado em grande excesso, uma reação reversível pode comportar-se como quase completa.
Resposta
- No estado de equilíbrio, reação direta e inversa ocorrem simultaneamente com velocidades iguais, há mistura estável de reagentes e produtos e
. - Numa reação completa, praticamente todo reagente vira produto, a reação inversa é desprezível,
e o sistema só “para” quando o reagente limiting se esgota.