Calcule o número de graus de liberdade para cada um dos sistemas abaixo apontando e justificando as variáveis independentes.
Equilíbrio na reação \mathrm{CaCO}_{3}(\mathrm{~s}) \longrightarrow \mathrm{CaO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g}).

Passo 1

O enunciado pede o número de graus de liberdade F para o sistema em equilíbrio na reação
\mathrm{CaCO}_{3}(\mathrm{s}) \longrightarrow \mathrm{CaO}(\mathrm{s}) + \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})
Aqui vamos usar a regra de fases de Gibbs estendida a reações químicas, que nos permite calcular
F = 2 + N - P - R
onde
N é o número de substâncias químicas presentes,
P é o número de fases em equilíbrio,
R é o número de reações independentes (aqui R=1).

Passo 2

Identificamos as substâncias e as fases:
– Substâncias: \mathrm{CaCO}_{3}, \mathrm{CaO} e \mathrm{CO}_{2}, então N=3.
– Fases: sólido de carbonato, sólido de óxido e gás de dióxido de carbono, logo P=3.
– Reações independentes: há apenas a decomposição dada, então R=1.

Passo 3

Aplicamos diretamente a regra de fases estendida:
F = 2 + N - P - R = 2 + 3 - 3 - 1 = 1.

Passo 4

Interpretando o resultado F=1, concluímos que existe apenas um grau de liberdade. Em química de equilíbrio isso significa que, se fixarmos a temperatura T, a pressão de equilíbrio de \mathrm{CO}_{2} fica automaticamente determinada pela constante de equilíbrio K_p(T). Alternativamente, poderíamos fixar a pressão parcial de \mathrm{CO}_{2} e determinar T.

Resposta

O sistema tem F=1. A variável independente pode ser a temperatura T (ou, se preferirmos, a pressão parcial de \mathrm{CO}_{2}).

Exercícios relacionados