Considere as reações abaixo,e considere um sistema que tenham todos esses reagentes:
(1) \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4}(\mathrm{~s}) \leftrightarrows \mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4}{ }^{2}(\mathrm{aq})
(2) \mathrm{H}_{2} \mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{I}) \leftrightarrows 2 \mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4}{ }^{2}(\mathrm{aq})
(3) \widehat{( }\left(\mathrm{NH}_{2}\right)_{2} \mathrm{CO}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})+\Delta \mathrm{H} \rightarrow 2 \mathrm{NH}_{3} \widehat{1}(\mathrm{aq})+\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g}) \uparrow
(4) \hat{\mathrm{NH}_{3}}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \leftrightarrows \mathrm{NH}_{4}{ }^{+}(\mathrm{aq}) \uparrow+\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq}) \uparrow

Desconsiderando a solubilidade pelo aquecimento do \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4}, o que acontece com a quantidade de \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4} quando:

Quando se aumenta a pressão do sistema?

Passo 1

O enunciado pergunta: “Quando se aumenta a pressão do sistema, o que acontece com a quantidade de \mathrm{CaC}_{2}\mathrm{O}_{4}?” e pede para desconsiderar o efeito de aumento de solubilidade por aquecimento. As informações relevantes (copiadas do enunciado) são as quatro reações presentes no mesmo sistema:
(1)\\ \mathrm{CaC}_{2}\mathrm{O}_{4}(\mathrm{s}) \leftrightarrows \mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-}(\mathrm{aq})
(2)\\ \mathrm{H}_{2}\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}(\mathrm{aq})+2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\ell)\leftrightarrows 2\mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-}(\mathrm{aq})
(3)\\ \left(\mathrm{NH}_{2}\right)_{2}\mathrm{CO}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\ell)+\Delta H \rightarrow 2\mathrm{NH}_{3}(\mathrm{aq})+\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})\uparrow
(4)\\ \mathrm{NH}_{3}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\ell)\leftrightarrows \mathrm{NH}_{4}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq})
Anote que, dentre essas reações, apenas a reação (3) gera claramente uma espécie gasosa: \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g}). A pergunta é o efeito de um aumento de pressão no sistema (assumiremos que a pressão é aumentada de forma a alterar as pressões parciais dos gases, por exemplo por compressão — se a “pressão” fosse aumentada apenas adicionando gás inerte a volume fixo, o efeito sobre equilíbrios gasosos seria diferente; aqui adotamos o caso típico de compressão, que afeta as pressões parciais).

Passo 2

Conceito-chave (explicado de modo simples): quando um sistema em equilíbrio é perturbado, o equilíbrio se desloca para minimizar a perturbação — isso é o princípio de Le Châtelier. No caso de alteração de pressão (por redução de volume), o deslocamento favorece o lado da reação que contém menos mols de gás. Vou aplicar isso à reação que envolve gás: a reação (3).

Passo 3

Aplicando Le Châtelier à reação (3):
\left(\mathrm{NH}_{2}\right)_{2}\mathrm{CO}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\ell)+\Delta H \rightleftharpoons 2\mathrm{NH}_{3}(\mathrm{aq})+\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})
  • No lado direito há 1 mol de gás ( \mathrm{CO}_{2}); no lado esquerdo não há gás. Ao aumentar a pressão (por compressão), o sistema tende a diminuir o número de mols gasosos, portanto o equilíbrio tende a deslocar-se para o lado com menos gás: ou seja, para a esquerda (consumir \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g}) e formar o reagente original).
  • Consequência imediata: a concentração (quantidade) de \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g}) diminui e a produção de \mathrm{NH}_{3}(\mathrm{aq}) pela reação (3) diminui — haverá menos \mathrm{NH}_{3}(\mathrm{aq}) disponível no equilíbrio.

Passo 4

Efeito da diminuição de \mathrm{NH}_{3}(\mathrm{aq}) no equilíbrio ácido–base:
\mathrm{NH}_{3}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\ell)\leftrightarrows \mathrm{NH}_{4}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq})
  • \mathrm{NH}_{3} é uma base que, em solução aquosa, consome \mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+} (ou gera \mathrm{OH}^{-}). Se a concentração de \mathrm{NH}_{3} diminui (porque (3) deslocou-se para a esquerda), haverá menos base disponível para neutralizar ácidos ou para gerar \mathrm{OH}^{-}.
  • Portanto, a solução tende a ficar menos básica (ou mais ácida): a concentração de \mathrm{OH}^{-} diminui e a de \mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+} tende a aumentar (relativamente).

Passo 5

Efeito sobre a dissociação do ácido oxálico (reação (2)):
\mathrm{H}_{2}\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}(\mathrm{aq})+2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\ell)\leftrightarrows 2\mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-}(\mathrm{aq})
  • Se a concentração de \mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+} aumenta (solução mais ácida), o equilíbrio de ionização do ácido oxálico será deslocado para a esquerda (princípio de Le Châtelier aplicado a íons em solução): a formação de \mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-} diminui.
  • Consequência: a concentração de \mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-}(\mathrm{aq}) no meio diminui.

Passo 6

Efeito final sobre a solubilidade do \mathrm{CaC}_{2}\mathrm{O}_{4} (reação (1)):
\mathrm{CaC}_{2}\mathrm{O}_{4}(\mathrm{s}) \leftrightarrows \mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-}(\mathrm{aq})
  • Se a concentração de \mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-} diminui (passo anterior), o equilíbrio da dissolução tende a se deslocar para a direita para repor \mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-}. Deslocar para a direita significa dissolver mais sólido para gerar íons.
  • Logo, a quantidade de \mathrm{CaC}_{2}\mathrm{O}_{4}(\mathrm{s}) presente diminui: mais sólido se dissolve para aumentar \mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-}.

Passo 7

Resumo em cadeia (passo a passo causal, para gravar na prova):
  • Aumento de pressão (por compressão) → reação (3) desloca-se para a esquerda (menos \mathrm{CO}_{2}(g) e menos \mathrm{NH}_{3}(aq)).
  • Menos \mathrm{NH}_{3} → meio menos básico / mais \mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}.
  • Mais \mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+} → reação (2) desloca-se para a esquerda → menos \mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-} em solução.
  • Menos \mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-} → reação (1) desloca-se para a direita → mais dissolução de \mathrm{CaC}_{2}\mathrm{O}_{4}(\mathrm{s}).
  • Conclusão: a massa/quantidade de \mathrm{CaC}_{2}\mathrm{O}_{4}(\mathrm{s}) diminui.

Resposta

A quantidade de \mathrm{CaC}_{2}\mathrm{O}_{4}(\mathrm{s}) diminui (o sólido se dissolve mais).

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