Explique o Princípio de Le Châtelier. Como esse princípio pode nos ajudar a maximizar os rendimentos das reações?
Passo 1
O enunciado pede para explicar o Princípio de Le Châtelier, que é um conceito de equilíbrio químico. Nosso objetivo é entender como um sistema em equilíbrio reage frente a perturbações (concentração, pressão e temperatura) e, a partir disso, ver de que forma podemos ajustar as condições para deslocar o equilíbrio a fim de maximizar o rendimento de uma reação.
Passo 2
O Princípio de Le Châtelier afirma que, quando um sistema em equilíbrio sofre uma perturbação externa (ou estressor), ele se ajusta de modo a contrabalançar essa perturbação e restabelecer o equilíbrio. Em outras palavras, o sistema “resiste” às mudanças, deslocando-se na direção que tende a minimizar o efeito do estressor.
Passo 3
Quando alteramos a concentração de reagentes ou produtos, o equilíbrio responde consumindo o que foi adicionado ou repondo o que foi removido.
- Se adicionarmos um reagente, o equilíbrio se desloca para o lado dos produtos (a reação direta é favorecida), aumentando o rendimento em produto.
- Se removvemos continuamente produto, o equilíbrio continua avançando também para a formação de mais produto.
Passo 4
Em reações que envolvem gases, uma variação na pressão total afeta o equilíbrio quando há diferença no número de mols gasosos entre reagentes e produtos.
- Aumentar a pressão desloca o equilíbrio para o lado que tem menos mols de gás.
- Diminuir a pressão favorece o lado com maior número de mols gasosos.
Logo, em sínteses gasosas onde queremos formar menos mols no produto, trabalhar em alta pressão aumenta o rendimento.
Passo 5
A variação de temperatura afeta o rendimento conforme a entalpia da reação (
).
).
- Para reações exotérmicas (
), abaixar a temperatura desloca o equilíbrio para os produtos. - Para reações endotérmicas (
), elevar a temperatura desloca para os produtos.
Contudo, há um trade-off: temperatura muito baixa pode reduzir muito a velocidade da reação.
Passo 6
Combinar esses ajustes permite maximizar rendimentos:
. usar excesso de reagente e/ou remoção contínua de produto para deslocar o equilíbrio;
. escolher pressão elevada para reações gasosas que formem menos mols no produto;
. ajustar temperatura conforme a entalpia, balanceando rendimento e cinética.
Resposta
O Princípio de Le Châtelier diz que um sistema em equilíbrio se ajusta para contrariar mudanças de concentração, pressão ou temperatura. Para maximizar rendimentos, usamos as seguintes estratégias:
(a) aumentar a concentração de reagentes ou remover produtos continuamente;
(b) elevar a pressão em reações gasosas que formem menos mols de produto;
(c) escolher temperatura baixa para reações exotérmicas (ou alta para endotérmicas), cuidando para não prejudicar demais a velocidade da reação.
(a) aumentar a concentração de reagentes ou remover produtos continuamente;
(b) elevar a pressão em reações gasosas que formem menos mols de produto;
(c) escolher temperatura baixa para reações exotérmicas (ou alta para endotérmicas), cuidando para não prejudicar demais a velocidade da reação.