Considere o equilíbrio: \quad 2 \mathrm{P}_{2(\mathrm{~g})} \rightleftarrows \mathrm{P}_{4(\mathrm{~g})}
Preveja a direção (a produtos, a reagentes ou nenhuma mudança) na qual o equilíbrio irá se deslocar quando cada uma das seguintes mudanças ocorrerem a temperatura constante. Explique suas respostas.
\mathrm{P}_{4(\mathrm{~g})} é removido

Passo 1

O enunciado fornece o equilíbrio químico
2\mathrm{P}_{2(\mathrm{g})} \rightleftarrows \mathrm{P}_{4(\mathrm{g})}
e diz que a temperatura é constante. A alteração proposta é: \mathrm{P}_{4(\mathrm{g})} é removido do sistema.
A pergunta é: para que lado o equilíbrio vai deslocar — a produtos, a reagentes ou nenhuma mudança — quando essa remoção ocorre?

Passo 2

Vou definir ferramentas que usamos para prever o deslocamento.
  • Constante de equilíbrio (para pressões, já que são gases): \,K_{p}\, é constante à temperatura fixa e vale
K_{p}=\frac{P_{\mathrm{P}_4}}{\bigl(P_{\mathrm{P}_2}\bigr)^{2}},
onde P_{\mathrm{P}_4} é a pressão parcial de \mathrm{P}_4 e P_{\mathrm{P}_2} é a pressão parcial de \mathrm{P}_2.
  • Quociente de reação (análoga a K_p mas para o estado instantâneo): \,Q_{p}\, tem a mesma forma
Q_{p}=\frac{P_{\mathrm{P}_4}^{\text{(inst)}}}{\bigl(P_{\mathrm{P}_2}^{\text{(inst)}}\bigr)^{2}}.
Se o sistema está inicialmente no equilíbrio, então Q_{p}=K_{p}. Se alguma perturbação ocorre, comparamos Q_{p} com K_{p}:
  • Se Q_{p}<K_{p}, a reação avança no sentido direto (forma mais produtos) para aumentar Q_{p}.
  • Se Q_{p}>K_{p}, a reação avança no sentido inverso (forma mais reagentes) para diminuir Q_{p}.
Explicação didática rápida: K_p é um número fixo (àquela temperatura) que diz a razão entre produto e reagente no equilíbrio. Q_p é a razão atual; o sistema “quer” voltar a Q_p=K_p.

Passo 3

Agora aplicar ao caso concreto (remoção de \mathrm{P}_4).
  • Ao remover \mathrm{P}_4 a pressão parcial P_{\mathrm{P}_4} diminui. Imediatamente após a remoção, P_{\mathrm{P}_2} ainda está praticamente o mesmo (antes de qualquer nova reação), então o novo quociente Q_{p}^{\text{novo}} é
Q_{p}^{\text{novo}}=\frac{P_{\mathrm{P}_4}-\Delta P}{\bigl(P_{\mathrm{P}_2}\bigr)^{2}},
com \Delta P>0 representando a quantidade removida. Comparando com o valor de equilíbrio inicial K_{p}=\dfrac{P_{\mathrm{P}_4}}{(P_{\mathrm{P}_2})^{2}}, obtemos
Q_{p}^{\text{novo}}<K_{p}.
  • Como Q_{p}^{\text{novo}}<K_{p}, pela regra acima a reação desloca-se no sentido que aumenta Q_p, ou seja, no sentido direto (formação de mais \mathrm{P}_4).

Passo 4

Interpretação com o princípio de Le Châtelier (versão conceitual): o sistema reage contra a perturbação. A remoção de \mathrm{P}_4 representa uma “redução” de produto; o sistema responde consumindo reagentes ( \mathrm{P}_2) para formar \mathrm{P}_4 até que o equilíbrio seja restabelecido. Portanto o deslocamento é em direção aos produtos (para a direita).

Passo 5

Exemplo numérico simples para fixar a ideia: suponha inicialmente em equilíbrio P_{\mathrm{P}_2}=1{,}0\\ \text{atm} e P_{\mathrm{P}_4}=1{,}0\\ \text{atm}, então K_{p}=1{,}0/(1{,}0)^{2}=1{,}0. Se remove-se \mathrm{P}_4 até P_{\mathrm{P}_4}=0{,}2\\ \text{atm}, o novo quociente é Q_{p}=0{,}2/(1{,}0)^{2}=0{,}2, que é menor que K_{p}=1{,}0. Logo a reação avança para a direita (produzir \mathrm{P}_4) até restaurar Q_{p}=K_{p}.

Resposta

Desloca-se para os produtos (direita).

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