Considere a reação:
Qual das seguintes alterações pode aumentar o rendimento dessa reação?
a) Aumentar a concentração de
b) Diminuir a pressão do sistema
c) Aumentar a temperatura
d) Remover oxigênio do sistema
a) Aumentar a concentração de
b) Diminuir a pressão do sistema
c) Aumentar a temperatura
d) Remover oxigênio do sistema
Passo 1
O enunciado fornece a reação e pede qual alteração dentre as opções aumenta o rendimento (isto é, aumenta a quantidade de produtos no equilíbrio):
As opções são:
a) Aumentar a concentração de
b) Diminuir a pressão do sistema
c) Aumentar a temperatura
d) Remover oxigênio do sistema
a) Aumentar a concentração de
b) Diminuir a pressão do sistema
c) Aumentar a temperatura
d) Remover oxigênio do sistema
Passo 2
Regra física que vamos usar (explicada com calma): princípio de Le Châtelier. Ele diz: se um sistema em equilíbrio for perturbado (mudança de concentração, pressão, temperatura, etc.), o equilíbrio desloca-se no sentido que tende a reduzir a perturbação. Em termos práticos, isto significa:
- Se adiciona um reagente, o equilíbrio tende a consumir esse reagente formando mais produtos (desloca para a direita).
- Se adiciona um produto, o equilíbrio tende a consumir esse produto formando mais reagentes (desloca para a esquerda).
- Se se altera a pressão (no caso de gases, via mudança de volume), o equilíbrio desloca-se para o lado com mais ou menos mols gasosos de modo a contrariar a mudança.
- Se se altera a temperatura, o aquecimento favorece a reação endotérmica (absorve calor), e o resfriamento favorece a exotérmica (libera calor).
Também é útil saber que aumentar o rendimento significa favorecer o lado dos produtos (deslocar o equilíbrio para a direita).
Passo 3
Análise da opção (a): aumentar a concentração de
.
Pelo princípio de Le Châtelier, adicionar um produto faz o equilíbrio deslocar-se no sentido que consome esse produto, ou seja, para a esquerda (formando mais reagentes). Portanto, aumentar a concentração de
NÃO aumenta o rendimento; na verdade tende a diminuir a quantidade de produtos no equilíbrio.
Passo 4
Análise da opção (b): diminuir a pressão do sistema.
Para ver o efeito da pressão precisamos contar o número de mols gasosos de cada lado. Na equação dada:
- Soma dos coeficientes estequiométricos dos reagentes gasosos:
mols gasosos. - Soma dos coeficientes dos produtos gasosos:
mols gasosos.
Se a pressão total é diminuída (por exemplo aumentando-se o volume), o sistema tende a aumentar a pressão deslocando-se para o lado que tem mais mols gasosos. Aqui o lado dos produtos tem
mols e o dos reagentes tem
mols; portanto, uma diminuição de pressão favorece o lado com
mols — ou seja, favorece a formação de produtos. Conclusão: diminuir a pressão tende a aumentar o rendimento (desloca o equilíbrio para a direita).
Observação prática: isto vale quando a pressão muda por variação de volume. Incluir gás inerte a pressão constante tem efeito diferente (não altera o quociente de pressões parciais da mesma forma).
Passo 5
Análise da opção (c): aumentar a temperatura.
A reação tem
, ou seja, é exotérmica (libera calor). Pelo princípio de Le Châtelier, adicionar calor (aumentar a temperatura) favorece a reação no sentido endotérmico — isto é, favorece a reação inversa (consome calor). Logo, aumentar a temperatura desloca o equilíbrio para a esquerda e diminui o rendimento de produtos.
Para quem quer uma justificativa matemática rápida: a dependência da constante de equilíbrio
com a temperatura é dada pela equação de Van’t Hoff
Como
, então
, ou seja,
diminui quando
aumenta — menos produtos na condição de equilíbrio. Então aumentar
diminui rendimento.
Passo 6
Análise da opção (d): remover oxigênio do sistema.
Remover um reagente é uma perturbação que, pelo princípio de Le Châtelier, faz o equilíbrio deslocar-se no sentido de produzir mais desse reagente — isto é, desloca-se para a esquerda (consome produtos para formar reagentes). Portanto, remover
diminui a quantidade de produtos no equilíbrio, reduzindo o rendimento.
Passo 7
Resumo didático e encorajador: das quatro alterações, apenas aquela que, segundo Le Châtelier, desloca o equilíbrio para o lado dos produtos é a diminuição da pressão (quando a mudança de pressão vem de aumento de volume). As outras três opções (aumentar
, aumentar
, ou remover
) deslocam o equilíbrio para o lado dos reagentes ou reduzem
, diminuindo o rendimento. Você já viu aqui as razões práticas (contagem de mols gasosos e efeito do calor) e a justificativa formal via Van’t Hoff para temperatura — está bem armado para esse tipo de questão na prova. Força aí!
Resposta
b) Diminuir a pressão do sistema