Quociente de equilíbrio (Qc)

O quociente de equilíbrio (Qc) é expresso da mesma maneira que a constante de equilíbrio (Kc), mas pode ser determinado em qualquer instante da reação.

O quociente de equilíbrio, simbolizado por Qc, é uma grandeza usada no estudo do equilíbrio químico com o principal objetivo de determinar se a reação já atingiu o equilíbrio, ou seja, se a velocidade da reação direta está igual à velocidade da reação inversa.

A expressão para determinar o quociente de equilíbrio de uma reação é exatamente igual à usada para a expressão da constante de equilíbrio Kc, isto é:

Qc = [produtos]coeficiente na equação balanceada
       
[reagentes]coeficiente na equação balanceada

Por exemplo, considerando-se a reação genérica a A + b B c C + d D, a expressão tanto da constante de equilíbrio (Kc) quanto do quociente de equilíbrio (Qc) será dada por:

Kc = Qc = [C]c . [D]d
               
[A]a . [B]b

No entanto, a diferença entre essas duas grandezas reside no fato de que o quociente de equilíbrio (Qc) pode ser calculado em qualquer momento da reação, enquanto a constante de equilíbrio (Kc) só pode ser determinada no momento do equilíbrio. Assim, o valor de Qc não é uma constante.

Além disso, o principal objetivo da determinação do quociente de equilíbrio (Qc) é para relacioná-lo com a constante de equilíbrio (Kc) e, assim, descobrir se a reação já atingiu o equilíbrio e, caso isso não tenha ocorrido, o que será necessário fazer para que a reação o atinja.

Ao relacionar essas grandezas, temos o seguinte:

* Qc = 1 → o sistema atingiu o estado de equilíbrio;
   
Kc        

* Qc 1 → o sistema não atingiu o estado de equilíbrio;
   
Kc       

Vejamos um exemplo para ver como isso se aplica. Consideremos a seguinte reação reversível entre os gases tetróxido de dinitrogênio (N2O4) e o dióxido de nitrogênio (NO2):

N2O4(g) ↔ 2 NO2(g)

Qc = [NO2]2 e Kc = [NO2]2
          
[N2O4]           [N2O4]

Para essa reação sabemos que o valor de Kc é 0,2. Digamos, então, que sejam realizados três experimentos com essa reação à mesma temperatura e que foram encontradas as concentrações em matéria (em mol/L) para essas substâncias. Essas respectivas concentrações estão alistadas na tabela abaixo:

Concentrações de substâncias obtidas em experimentos diferentes
Concentrações de substâncias obtidas em experimentos diferentes

Agora vamos calcular o valor de Qc em cada experimento e depois relacionar com o valor de Kc:

Experimento I:                               Experimento II:                                Experimento III:
Qc = [NO2]2                                                  Qc = [NO2]2                                                  Qc = [NO2]2
        
[N2O4]                                                           [N2O4]                                                         [N2O4]

Qc = (4)2                                                         Qc = (0,2)2                                                    Qc = (0,06)2
            
4                                                                   0,2                                                             0,06

Qc = 4                                                                Qc = 0,2                                                      Qc = 0,06

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

* Relacionando com Kc:

Experimento I:                                Experimento II:                                Experimento III:

Qc =   4                                                              Qc =   0,2                                               Qc =    0,06  
Kc     0,2                                                             Kc      0,2                                               Kc        0,2

Qc = 20                                                   Qc = 1                                         Qc = 0,3
Kc                                                           Kc                                               Kc

Agora vamos considerar cada caso para verificar se o equilíbrio foi atingido:

* Experimento I: O valor da relação Qc/Kc deu igual a 20, ou seja, um valor maior do que 1, o que significa que o equilíbrio não foi atingido.

Visto que Kc = 0,2, o valor de Qc, que é 4, deve diminuir. Para tal, [NO2] deve diminuir, pois eles são diretamente proporcionais na expressão de Qc. Por outro lado, Qc é inversamente proporcional a [N2O4], por isso [N2O4] deve aumentar.

Para aumentar a concentração do tetróxido de dinitrogênio (que está no reagente), é preciso que mais dele seja produzido, ou seja, teremos que deslocar o equilíbrio da reação no sentido inverso, para a esquerda, e, com isso, a concentração do dióxido de nitrogênio também diminuirá, pois ele será consumido.

Esse deslocamento pode ser feito de diversas formas, tais como acrescentando mais NO2, aumentando a pressão sobre o sistema e diminuindo a temperatura, pois a reação inversa é exotérmica.

Resumo do que acontece quando a relação entre Qc e Kc é maior que 1
Resumo do que acontece quando a relação entre Qc e Kc é maior que 1

* Experimento II: O valor da relação Qc/Kc deu exatamente igual a 1, o que significa que o equilíbrio foi atingido. Desse modo, não há deslocamento do equilíbrio.

* Experimento III: O valor da relação Qc/Kc deu igual a 0,3, ou seja, um valor menor do que 1, o que significa que o equilíbrio não foi atingido.

Para que o equilíbrio seja atingido, o valor de Qc, que é 0,06, deve aumentar. Para tal, [NO2] deve aumentar e [N2O4] deve diminuir.

Para diminuir a concentração do tetróxido de dinitrogênio (que está no reagente), ele deve ser consumido, o que significa que deve haver o deslocamento do equilíbrio da reação no sentido direto, para a direita, e, com isso, a concentração do dióxido de nitrogênio aumentará.

Esse deslocamento pode ser feito por acrescentar mais N2O4, diminuir a pressão do sistema e aumentar a temperatura, já que a reação direta é endotérmica.

Resumo do que acontece quando a relação entre Qc e Kc é menor que 1
Resumo do que acontece quando a relação entre Qc e Kc é menor que 1

Para entender como esses fatores causam o deslocamento do equilíbrio químico, leia os textos:

O quociente de equilíbrio pode ser calculado para vários experimentos a fim de determinar se a reação já atingiu o equilíbrio
O quociente de equilíbrio pode ser calculado para vários experimentos a fim de determinar se a reação já atingiu o equilíbrio
Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça
Assuntos relacionados
A formação de íons provenientes de suas próprias moléculas origina o equilíbrio iônico da água
Equilíbrio iônico da água
Entenda como é formado o equilíbrio iônico da água, qual é o seu produto iônico, como este varia com a temperatura, bem como sua relação com o pH.
Os cálculos renais são agregados cristalinos formados pela precipitação de alguns sais, como o fosfato de cálcio
Produto de Solubilidade
Entenda o que é produto de solubilidade (KPS) e aprenda a realizar o seu cálculo!
O cálculo da constante de equilíbrio das reações ajuda a determinar se a reação atingiu o equilíbrio químico ou se ele está deslocado
Cálculo da constante de equilíbrio Kc
Veja como é fácil fazer o cálculo da constante de equilíbrio e determinar o valor de Kc para as reações.
Equilíbrio químico
Você sabe como o equilíbrio químico é atingido? Clique e descubra!
Fatores que alteram o equilíbrio de um sistema
Temperatura e pressão podem alterar o equilíbrio de uma reação.
Manômetro mendindo pressão de sistema gasoso
Influência da Pressão no Deslocamento do Equilíbrio Químico
Entenda porque ocorre um deslocamento do equilíbrio químico quando alteramos as concentrações dos reagentes ou dos produtos em uma reação reversível.
O aumento ou a diminuição da temperatura causam um deslocamento no equilíbrio químico das reações
Influência da Temperatura no Deslocamento do Equilíbrio Químico
Veja como o aumento ou a diminuição da temperatura de uma reação reversível pode levar ao deslocamento do equilíbrio químico.
O aumento ou a diminuição da concentração dos reagentes e/ou dos produtos desloca o equilíbrio químico
Influência da Concentração no Deslocamento do Equilíbrio Químico
Entenda porque ocorre um deslocamento do equilíbrio químico quando alteramos as concentrações dos reagentes ou dos produtos em uma reação reversível.
A reação de decomposição do dióxido de azoto (NO2) em tetróxido de diazoto (N2O4) é reversível e estabelece um equilíbrio homogêneo (um gás castanho)
Equilíbrios químicos homogêneos e heterogêneos
Conheça a diferença entre equilíbrios químicos homogêneos e heterogêneos, veja exemplos de cada um e como isso interfere na constante de equilíbrio.
As reações reversíveis processam-se nos dois sentidos
Reações Reversíveis
Entenda o que caracteriza as reações reversíveis, como elas são representadas e veja alguns exemplos.
Pressões de diferentes gases medidas em barômetros
Constante de Equilíbrio Kp
Entenda a diferença da constante de equilíbrio Kp para a Kc, como escrever a sua expressão para as reações em equilíbrio e como interpretá-la.
Qual será a constante de equilíbrio em termos de pressão dos gases dentro do cilindro?
Cálculo da constante de equilíbrio Kp
Aprenda a resolver exercícios de cálculo da constante de equilíbrio Kp de reações em equilíbrio que contêm pelo menos um gás.
Cientista anotando dados de reação em equilíbrio químico e calculando o grau de equilíbrio dela
Grau de Equilíbrio
Conheça o grau de equilíbrio (?) e qual a sua utilidade para resolver questões envolvendo equilíbrio químico e a constante Kc.