Calcule a constante de equilíbrio, em termos de concentração, para a reação representada pela equação química abaixo, sabendo que nas condições de temperatura e pressão em que se encontra o sistema existem as seguintes concentrações dos compostos presentes no equilíbrio:
.
Passo 1
O problema pede que eu calcule a constante de equilíbrio, em termos de concentração, para a reação abaixo, usando as concentrações dadas no equilíbrio:
Informações fornecidas pelo enunciado (pego diretamente do enunciado):
A pergunta é: qual é o valor de
(constante de equilíbrio em termos de concentrações) para essa reação, com as concentrações dadas?
Passo 2
Explicação didática do que é a constante de equilíbrio
e como escrevê-la. Para uma reação genérica
a constante de equilíbrio em termos de concentração é definida por
O que isso significa (explicando cada símbolo):
-
é a concentração molar do composto no equilíbrio (em ). - Os expoentes
são os coeficientes estequiométricos da reação — ou seja, o número de mols de cada espécie na equação balanceada. - A razão produto/reatantes elevada aos respectivos coeficientes dá o valor de
nas condições consideradas.
Importante: os expoentes vêm diretamente dos números na frente das fórmulas na equação química.
Passo 3
Aplicando a regra acima à reação dada:
os coeficientes são
para
,
para
,
para
. Assim a expressão de
é
Comentário amigo: repare que
aparece ao quadrado no numerador porque a equação tem
na frente de
.
Passo 4
Agora eu substituo as concentrações dadas (peguei os valores do enunciado conforme listei no Passo 1) na expressão de
:
Faço as contas passo a passo para não me perder:
- Calculo o numerador:
. - Calculo o denominador:
.
Portanto, a expressão fica
Passo 5
Vou simplificar essa fração de um jeito que dá para fazer à mão na prova (sem calculadora). Primeiro escrevo
como
e
como
. Então
Essa é a forma exata da constante de equilíbrio em termos de fração. Se eu quiser transformar em decimal faço a divisão
, que dá um número pequeno (ordem de
).
Passo 6
Sobre algarismos significativos e apresentação: as concentrações dadas têm tipicamente duas casas significativas em
e uma ou duas em
e
. Para resposta numa forma clara e comum em química, costumo apresentar
em notação decimal ou científica com cerca de duas ou três algarismos significativos. Vou dar a forma decimal em notação científica na seção de resposta final.