Considerando a reação abaixo:
Si(1)+O2(g)=SiO2(1)
determinar em que sentido vai ocorrer a transformação, quando se tem:
& l aSi =3 times 10^-5 (em relação ao silício líquido puro) & PO2=1 atm & aSiO2=0,1 (sílica líquida pura como estado-padrão) & Temperatura =16000 C çãííííã
Qual é a atividade do silício em equilíbrio, nessas condições?

Passo 1

Beleza, resumo o que rolou: a reação é
Si(ell) + O2(g) longrightarrow SiO2(ell)
Isso é Termodinâmica Química, vamos usar conceitos de energia livre e constantes de equilíbrio pra descobrir pra onde a reação tende a ir e qual vai ser a atividade do silício quando ela chegar no equilíbrio.
O que precisamos:
1) Calcular o quociente de reação Q=dfracarm SiO2arm Si,Prm O2 com os valores dados.
2) Trazer a constante de equilíbrio K=expl(-De para T=1600,^circ!C (ou seja, 1873,K).
3) Comparar Q e K pra ver o sentido espontâneo e, então, achar a atividade de Si no equilíbrio usando Q=K.

Passo 2

Calcular Q com os dados:
  • arm Si=3times10^-5
  • Prm O2=1,atm
  • arm SiO2=0,1
    Então
Q ;=;arm SiO2,arm Si;Prm O2, =0,1(3times10^-5)times1 approx3,3times10^3

Passo 3

Agora, a constante de equilíbrio K vem de
K ;=;expl(-De
Consultando tabelas termodinâmicas para Si+O2toSiO2 a 1873 K, temos algo em torno de
De
e lembrando R=8,314 J/(mol;K), dá
K approxexp!l(tfrac5,4times10^58,314times1873r) approx10^15

Passo 4

Comparando Qapprox3,3times10^3 com Kapprox10^15, vemos que Qll K.
Isso significa que, no estado atual, a reação ainda pode andar pra frente (formar mais SiO2) até atingir o equilíbrio.

Passo 5

No equilíbrio, Q=K, então
K ;=;arm SiO2arm Si^rm eq;Prm O2 Longrightarrow arm Si^rm eq =arm SiO2K,Prm O2
Plugando:
arm Si^rm eq =0,1(10^15)times1 =1times10^-16

Resposta

A atividade de silício em equilíbrio, nessas condições, é aproximadamente
boxedarm Si^rm eqapprox10^-16

Exercícios relacionados