4- Algumas compressas frias usadas para distensões musculares consistem em embalagens separadas de água e nitrato de amônio que quando combinados formam uma solução endotérmica.
Quando calor é adicionado à essa solução, o equilíbrio se deslocará em direção à formação da solução ou em direção à formação de um precipitado? Justifique sua resposta.
(Dica: qual lado desta equação endotérmica está o calor?)

Passo 1

O enunciado diz que a dissolução do nitrato de amônio em água é um processo endotérmico (ou seja, absorve calor). A pergunta é: quando calor é adicionado a essa solução, o equilíbrio se deslocará em direção à formação da solução (mais dissolução) ou em direção à formação de um precipitado (mais sólido)?
Informações relevantes fornecidas:
  • A dissolução de \mathrm{NH_4NO_3} em água é endotérmica.
  • Quer-se saber para que lado o equilíbrio se desloca quando se adiciona calor.

Passo 2

Escrevendo a equação química da dissolução, incluindo o calor como participante (porque o processo é endotérmico):
\mathrm{NH_4NO_3(s)} + \text{heat} \rightleftharpoons \mathrm{NH_4^+(aq)} + \mathrm{NO_3^-(aq)}
Explicação didática: como o processo é endotérmico, o calor entra como um “reagente” no sentido da escrita acima. Em termos termodinâmicos isso significa que \Delta H>0 (o sistema precisa absorver energia térmica para que o sólido se dissocie em íons).

Passo 3

Princípio de Le Chatelier (a ideia central, de forma bem simples e intuitiva): se um sistema em equilíbrio sofre uma perturbação (mudança de concentração, pressão, temperatura, etc.), o equilíbrio se desloca de modo a reduzir essa perturbação. Uma maneira prática de aplicar isso é tratar o calor como se fosse um reagente quando a reação é endotérmica, e como um produto quando a reação é exotérmica.

Passo 4

Aplicando Le Chatelier ao caso concreto: na equação
\mathrm{NH_4NO_3(s)} + \text{heat} \rightleftharpoons \mathrm{NH_4^+(aq)} + \mathrm{NO_3^-(aq)},
adicionar calor é como adicionar mais “reagente” do lado esquerdo. O sistema responde consumindo esse excesso de reagente, ou seja, deslocando o equilíbrio para a direita. Na prática isso significa: mais sólido se dissolve, aumentando a concentração de \mathrm{NH_4^+} e \mathrm{NO_3^-} na solução e diminuindo a quantidade de precipitado sólido.

Passo 5

Outra perspectiva (um pouco mais formal, mas curta): para uma reação endotérmica ( \Delta H>0) o aumento da temperatura aumenta a constante de equilíbrio K, o que favorece a formação dos produtos. Portanto, temperatura maior → K maior → equilíbrio desloca para a direita → mais dissolução.

Passo 6

Observações práticas e limites: se não houver mais sólido disponível (ou seja, todo o \mathrm{NH_4NO_3} já estiver dissolvido), não haverá mais precipitado a ser consumido; nesse caso o equilíbrio não pode produzir mais íons por dissolução do sólido ausente. Mas, enquanto houver sólido em contato com a solução, aquecer favorece a dissolução (reduz o precipitado).

Passo 7

Recapitulando de forma motivadora: pense no calor como um reagente para processos endotérmicos. Ao adicionar calor, o sistema “quer” consumir esse reagente extra — então ele dissolve mais sólido. Isso é exatamente o que acontece em compressas: a dissolução endotérmica absorve calor do entorno deixando a região fria; se, porém, você aquece a solução externamente, a tendência é dissolver ainda mais sal (se houver sal sólido disponível).

Resposta

O equilíbrio desloca-se em direção à formação da solução (mais dissolução, menos precipitado).

Exercícios relacionados