Equilíbrios químicos homogêneos e heterogêneos

Os equilíbrios químicos são atingidos, no caso de reações reversíveis, quando a taxa de desenvolvimento da reação direta é igual à taxa de desenvolvimento da reação inversa, em temperatura constante.

Mas existem equilíbrios químicos homogêneos e equilíbrios químicos heterogêneos. Veja o que os diferencia:

1. Equilíbrios químicos homogêneos: São aqueles em que todos os participantes da reação (reagentes e produtos) encontram-se em um mesmo estado físico e, dessa forma, o sistema fica com uma única fase.

Nesses casos, as concentrações de todas as substâncias estão envolvidas no valor da constante de equilíbrio (K_C).

Exemplos:

• Equilíbrios homogêneos em que todos os participantes estão no estado gasoso:

N_2(g) + 3 H_2(g) ↔ 2 NH_3(g)       K_C = __[NH₃]²__
                                                        [N₂] . [H₂]³           

H_2(g) + I_2(g) ↔ 2 HI_(g)                   K_C = __[HI]²__
                                                        [H₂] . [I₂]           

2 SO_3(g) ↔ 2 SO_2(g) + O_2(g)       K_C = [SO₂]². [O₂]
                                                                [SO₃]²           

2 NO_2(g) ↔ N₂O_4(g)                      K_C = [ N₂O₄]
                                                         [NO₂]²           

• O sistema aquoso abaixo também é considerado homogêneo, pois toda a sua extensão é líquida:

Fe²⁺_(aq) + Cu²⁺_(aq) ↔ Fe³⁺_(aq) + Cu⁺_(aq)          K_C = [ Fe³⁺]. [Cu⁺]
                                                                          [Fe²⁺]. [Cu²⁺]

1. Equilíbrios químicos heterogêneos: São aqueles em que os reagentes e os produtos estão em fases diferentes.

Exemplos:

• A reação entre o ácido clorídrico e o nitrato de prata forma o precipitado branco mostrado abaixo, que é o cloreto de prata. Enquanto o cloreto de prata está no estado sólido, os demais participantes da reação estão em solução aquosa:

HCl_(aq) + AgNO_3(aq) ↔ AgCl_(s) + HNO_3(aq)

Equilíbrio heterogêneo com precipitado branco de cloreto de prata^[1]

• Quando as solução aquosas de sulfato de cobre (II) e de hidróxido de sódio reagem, origina-se um precipitado azul, que é o hidróxido de cobre (II) no estado sólido:

CuSO_4(aq) + 2 NaOH_(aq) ↔ Na₂SO_4(aq) + Cu(OH)_2(s)

Equilíbrio heterogêneo com precipitado azul de hidróxido de cobre (II)^[2]

No caso dos equilíbrios heterogêneos que possuem produtos no estado sólido ou no estado líquido, as concentrações deles permanecem constantes, não interferindo na situação de equilíbrio e, consequentemente, não interferindo também em K_c. Assim, esses participantes sólidos ou líquidos não devem aparecer na expressão da constante de equilíbrio. Para os exemplos dados, temos:

HCl_(aq) + AgNO_3(aq) ↔ AgCl_(s) + HNO_3(aq)                     K_C =      [HNO₃]____
                                                                                     [HCl]. [AgNO₃]

CuSO_4(aq) + 2 NaOH_(aq) ↔ Na₂SO_4(aq) + Cu(OH)_2(s) K_C =      [Na₂SO₄]____
                                                                                     [CuSO]. [NaOH]

Veja outros exemplos:

C_(s) + O_2(g) ↔ CO_2(g)                   K_C = [CO]
                                                     [O₂]
Zn_(s) + Cu²⁺_(aq) ↔ Cu_(s) + Zn²⁺_(aq)         K_C = [ Cu²⁺]
                                                                 [Zn²⁺]

CaO_(s) + CO_2(g) ↔ CaCO_3(s)                  K_C = __1__
                                                                   [CO₂]

* Crédito editorial das imagens:

[1] Autor: Danny S. / Imagem extraída de: Wikipédia Commons

[2]: Autor: ???? ???? / Imagem extraída de: Wikipédia Commons