Ideias Geniais: O Princípio de Le Châtelier

Todo estudante de química do ensino médio já ouviu falar do Princípio de Le Châtelier ou do deslocamento do equilíbrio.

Henri Louis Le Châtelier (1850-1936)

Este princípio foi proposto na Franca, no ano de 1888 por Henri Louis Le Chatêlier que diz "quando um sistema em equilíbrio é submetido a mudanças em suas condições, ele se ajusta de forma a se opor a essa mudança".

O princípio é uma consequência da Lei da Conservação da Energia, baseado na Primeira Lei da Termodinâmica.

"A reflexão irá mostrar que esse princípio decorre necessariamente para que a conservação de energia seja possível: caso contrário, máquinas em movimento de movimento perpétuo custariam um centavo a dúzia e seríamos capazes de criar uma quantidade ilimitada de energia a partir de qualquer pequeno empurrão inicial" disse George Gamow em 1963.

As máquinas de movimento perpétuo ainda fascinam as pessoas e, se você fizer uma busca por elas na internet, milhares de sites aparecerão para entretê-lo perpetuamente.

O Princípio de Le Châtelier é inestimável para a compreensão de como controlar a produção industrial de produtos químicos como a amônia. Na produção de amônia, o nitrogênio (N2) e o hidrogênio (H2) gasoso reagem para formar amônia (NH3), podendo ser representado quimicamente por:

As duas semi-setas indica uma reação ou situação em equilíbrio químico, ou seja, as reações acontecem nos dois sentidos, ao mesmo tempo. A impressão que se dá é que a reação acabou, mas na verdade elas acontecem simultaneamente, havendo assim um equilíbrio dinâmico.

Quando a pressão do sistema é aumentada, mais amônia é produzida, mas quando a pressão é reduzida, a amônia se decompõe em nitrogênio e hidrogênio gasoso. Assim, por meio do controle da temperatura e pressão, os químicos podem produzir amônia com um mínimo de disperdício.

Mas este princípio não refere-se somente as mudanças relacionadas a pressão e temperatura. O equilíbrio químico pode ser afetado pela quantidade de reagentes e produtos adicionados ao sistema. Sabe-se que o aumento da quantidade de reagente em um processo químico desloca o equilíbrio para formar mais produtos, bem como a retirada de algum reagente do sistema desloca o equilíbrio para o lado dos reagentes.

Le Châtelier foi um grande químico e professor na École des Mines de Paris. Ele também é lembrado por inventar termopares para medição de altas temperaturas e a solda de oxiacetileno.

Um outro exemplo clássico da demostração do princípio de Le Châtelier, é o famoso Galinho do Tempo. Creio que alguns ainda recordam de um Galinho que era utilizado para prever chuva. Se a cor do galo for azul, não há previsão de chuva, mas se o galo estiver cor de rosa, há possibilidade de chuva.

Galinho do Tempo

O cloreto de cobalto (CoCl₂), substância química utilizada no galo do tempo é um sal que muda de cor conforme a umidade relativa do ar. O CoCl₂ pode se apresentar na forma anidra (sem água) e na forma hidratada (com molécula de água de cristalização). As duas formas distintas apresentam colorações diferentes em função do deslocamento de equilíbrio provocado pela presença de vapores de água no ambiente.

Quando há muito vapor de água no ar, significa para o sistema que houve um aumento na concentração de um dos reagentes, que no caso é a água. Assim, o equilíbrio será deslocado para a direita, produzindo CoCl₂.6H₂O, fazendo com que o sal fique rosa. E se há uma grande quantidade de vapor d'água no ambiente, significa um aumento na umidade relativa do ar, indicando uma possível precipitação de água (chuva).

Este pode ser melhor entendido com a reação química:

Entretanto, se o tempo estiver seco, ele perderá água e voltará ao seu estado anidro, tornando-se azul novamente. No tempo seco, a umidade relativa do ar é mais baixa, indicando que nestas condições não há previsão de chuva.

Fonte:

• Surendra Verna, Ideias Geniais: os principais teoremas, teorias, leis e princípios científicos de todos os tempos. 2 ed. Belo Horizonte: Ed. Gutenberg, 2012;
• Jenifer Fogaça, Previsão do Tempo por Meio do Equilíbrio Químico, disponível em http://www.mundoeducacao.com/quimica/previsao-tempo-por-meio-equilibrio-quimico.htm. Acesso em 03-Jul-2014.