Considere a reação \mathrm{A}+\mathrm{B} \rightleftharpoons \mathrm{C}+\mathrm{D}. Vamos supor que tanto a reação direta quanto a inversa são processos elementares e que o valor da constante de equilíbrio é muito grande. (a) Quais espécies predominam no equilíbrio, reagentes ou produtos? (b) Qual reação tem a maior constante de velocidade, a direta ou a inversa? Justifique sua resposta.

Passo 1

O enunciado trata de cinética química e equilíbrio para a reação elementar
\mathrm{A} + \mathrm{B} \rightleftharpoons \mathrm{C} + \mathrm{D}
com constante de equilíbrio muito grande ( K_{\mathrm{eq}}\gg1). Para responder, vamos usar dois conceitos básicos:
  1. A definição de constante de equilíbrio
K_{\mathrm{eq}} = \frac{[\mathrm{C}]\,[\mathrm{D}]}{[\mathrm{A}]\,[\mathrm{B}]}\,.
  1. A relação entre K_{\mathrm{eq}} e as constantes de velocidade das reações direta ( k_{\mathrm{f}}) e inversa ( k_{\mathrm{r}}), que para processos elementares é
K_{\mathrm{eq}} = \frac{k_{\mathrm{f}}}{k_{\mathrm{r}}}\,.

Passo 2

Para (a), como K_{\mathrm{eq}}\gg1, isso significa que no equilíbrio
\frac{[\mathrm{C}]\,[\mathrm{D}]}{[\mathrm{A}]\,[\mathrm{B}]}\gg1,
ou seja, o produto [\mathrm{C}]\,[\mathrm{D}] é muito maior que [\mathrm{A}]\,[\mathrm{B}]. Logo, no equilíbrio predominam as espécies produtos ( \mathrm{C} e \mathrm{D}).

Passo 3

Para (b), usando
K_{\mathrm{eq}}=\frac{k_{\mathrm{f}}}{k_{\mathrm{r}}}\gg1
segue que
k_{\mathrm{f}}\gg k_{\mathrm{r}}.
Portanto, a reação direta (formação de \mathrm{C}+\mathrm{D}) tem constante de velocidade maior do que a reação inversa.

Resposta

(a) No equilíbrio predominam os produtos ( \mathrm{C} e \mathrm{D}).
(b) A reação direta tem a maior constante de velocidade, pois k_{\mathrm{f}}\gg k_{\mathrm{r}} quando K_{\mathrm{eq}}\gg1.

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