Considere o equilíbrio e entre o oxigênio molecular e o ozônio:
3 \mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \rightleftharpoons 2 \mathrm{O}_{3(\mathrm{~g})} \quad \Delta \mathrm{H}=284 \mathrm{~kJ} / \mathrm{mol}
Qual seria o efeito resultante de (a) aumentar a pressão do sistema por meio da diminuição do volume? (b) adicionar \mathrm{O}_{2} ao sistema? (c) diminuir a temperatura? (d) adicionar um catalisador?

Passo 1

O enunciado trata do equilíbrio químico
3\,\mathrm{O_{2(g)}} \rightleftharpoons 2\,\mathrm{O_{3(g)}}
com \Delta H=+284\\ \mathrm{kJ/mol} (reação direta endotérmica). Para responder aos itens, vamos usar o Princípio de Le Chatelier, que diz que qualquer perturbação no sistema em equilíbrio faz o sistema deslocar-se de modo a minimizar essa perturbação.

Passo 2

Para (a) aumentar a pressão por diminuição do volume:
– O número de mols gasosos do lado dos reagentes é 3 e do lado dos produtos é 2.
– Aumentar a pressão favorece o lado com menos mols de gás.
Logo, o equilíbrio desloca-se para a direita, produzindo mais \mathrm{O_3}.

Passo 3

Para (b) adicionar \mathrm{O_2}:
– Ao aumentar a concentração de um reagente, o sistema consome parte desse reagente para restabelecer o equilíbrio.
Logo, o equilíbrio desloca-se para a direita, formando mais \mathrm{O_3}.

Passo 4

Para (c) diminuir a temperatura:
– Como a reação direta é endotérmica ( \Delta H>0), a reação inversa é exotérmica.
– Diminuir T favorece a reação exotérmica (inversa), que libera calor.
Logo, o equilíbrio desloca-se para a esquerda, formando mais \mathrm{O_2} e consumindo \mathrm{O_3}.

Passo 5

Para (d) adicionar um catalisador:
– O catalisador acelera as velocidades das reações direta e inversa na mesma proporção, sem alterar as energias relativas ou a posição do equilíbrio.
Logo, não há mudança na composição em equilíbrio, apenas o equilíbrio é atingido mais rapidamente.

Resposta

(a) O equilíbrio desloca-se para a direita, aumentando a concentração de \mathrm{O_3}.
(b) O equilíbrio desloca-se para a direita, aumentando a concentração de \mathrm{O_3}.
(c) O equilíbrio desloca-se para a esquerda, aumentando a concentração de \mathrm{O_2}.
(d) Não há mudança na posição de equilíbrio; o catalisador só acelera o atingimento do equilíbrio.

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