Conceito de equilíbrio químico.
2. Constante de equilíbrio.
3. Equilíbrio de solubilidade.
4. Equilíbrio ácido-base.
5. Efeitos que afetam o deslocamento de um equilíbrio químico.
Questão 01. A
, a constante de equilíbrio
para a reação
tem um valor de
. Se
de
é colocado em um frasco de
, quais são as concentrações de todas as espécies no equilíbrio?
2. Constante de equilíbrio.
3. Equilíbrio de solubilidade.
4. Equilíbrio ácido-base.
5. Efeitos que afetam o deslocamento de um equilíbrio químico.
Passo 1
O enunciado dá a reação
e informa que, a
, a constante de equilíbrio é
. Também diz que foram colocados
mol de
num frasco de
(não foram adicionados
nem
). A pergunta é: quais são as concentrações de todas as espécies no equilíbrio?
Informações relevantes extraídas:
O que devemos encontrar:
.
Passo 2
Vamos montar uma tabela ICE (Initial, Change, Equilibrium) — é uma forma padrão e didática de organizar o que muda durante o equilíbrio. Primeiro vou explicar o que é
e como usá-lo:
- A constante de equilíbrio
para a reação escrita é definida por
onde
significa concentração em
. Cada concentração no quociente aparece elevada ao coeficiente estequiométrico (aqui todos os coeficientes são 1).
grande indica que no equilíbrio há muito produto (a reação favorece
).
Agora a tabela ICE (concentrações em mol L^{-1}):
Explicação: se uma quantidade
de
se dissocia, formam-se
de
e
de
.]
Passo 3
Substituímos as concentrações de equilíbrio na expressão de
:
e sabemos que
. Assim obtemos a equação
Passo 4
Transformamos essa expressão numa equação polinomial (multiplicando ambos os lados por
):
Reorganizando em forma padrão:
Isto é uma equação quadrática do tipo
, com
Passo 5
Vou resolver a quadrática usando a fórmula de Bhaskara. A fórmula é
onde o discriminante é
. Aqui
Calculemos passo a passo o termo grande:
Logo
A raiz quadrada do discriminante é
Passo 6
Agora aplicamos a fórmula de Bhaskara. Tomamos a raiz positiva porque
deve ser positiva:
Substituindo os números:
Dividindo:
Passo 7
Uma alternativa mais simples, que frequentemente se usa em provas e que dá praticamente o mesmo resultado aqui, é assumir que
é muito pequeno comparado a
(porque
é enorme, ou seja, o equilíbrio favorece fortemente o produto): nesse caso aproximamos
e obtemos
de onde
O resultado coincide com a solução exata dentro das cifras mostradas. Para verificar se a aproximação é válida, comparamos
com
:
ou seja,
é apenas
de
. A aproximação é portanto perfeitamente válida.
Passo 8
Agora escrevemos as concentrações de equilíbrio numéricas com atenção às siglas e unidades:
Arredondando de forma coerente (duas ou três casas significativas, já que dados iniciais tinham três algarismos significativos), podemos apresentar
ou simplesmente
se quisermos manter três algarismos significativos semelhantes ao dado inicial.