Considere o seguinte equilíbrio, para o qual
Como cada uma das seguintes variações afetará a mistura em equilíbrio dos três gases?
é adicionado ao sistema;
Resposta: (a) Desloca o equilíbrio para a direita
Como cada uma das seguintes variações afetará a mistura em equilíbrio dos três gases?
Passo 1
Enunciado e o que se pede: temos o equilíbrio químico
A pergunta é: como a adição de
ao sistema em equilíbrio vai afetar a mistura dos três gases?
Informações dadas e suposições necessárias: o sistema está num equilíbrio a uma temperatura fixa (assumimos temperatura constante), e os gases são ideais o suficiente para trabalhar com pressões parciais. Não há indicação de troca de temperatura, por isso permanece constante.
Informações dadas e suposições necessárias: o sistema está num equilíbrio a uma temperatura fixa (assumimos temperatura constante), e os gases são ideais o suficiente para trabalhar com pressões parciais. Não há indicação de troca de temperatura, por isso
Passo 2
Intuição qualitativa (regra prática que vamos usar): quando um sistema em equilíbrio é perturbado, ele tende a responder de forma a reduzir essa perturbação. Em linguagem simples: se você adiciona um reagente, o sistema costuma “gastar” esse reagente convertendo-o em produto; se você remove um produto, o sistema tende a formar mais produto. Vamos usar essa ideia com a equação dada.
Passo 3
Escrevendo a constante de equilíbrio em termos das pressões parciais: a expressão de
segue a forma produtos dividido por reagentes, com expoentes iguais aos coeficientes estequiométricos. Para esta reação:
Aqui
é a pressão parcial de
,
é a pressão parcial de
e
é a pressão parcial de
.
é constante para uma dada temperatura.
Passo 4
Definindo o quociente de reação
: para qualquer estado (nem sempre em equilíbrio) definimos
A comparação entre
e
indica o sentido do deslocamento necessário:
- se
, a reação favorece o sentido direto (formação de produtos) até que aumente e iguale ; - se
, a reação favorece o sentido inverso (formação de reagentes) até que diminua e iguale ; - se
, o sistema já está em equilíbrio.
Passo 5
Efeito imediato ao adicionar
: no momento logo após a adição, as pressões de
e
não mudam instantaneamente, mas a pressão parcial de
aumenta:
. Substituindo na expressão de
, o novo quociente imediato
fica
Como o denominador aumentou em relação ao valor no equilíbrio, obtemos
.
Passo 6
Consequência e descrição quantitativa do deslocamento: tendo
, o sistema não está mais em equilíbrio e vai reagir no sentido que aumenta
, ou seja, vai favorecer a reação direta (formação de
) até que
volte a igualar
. A estequiometria nos diz quanto cada pressão muda em função do avanço
: se a reação anda no sentido direto por uma quantidade
,
Ou seja, o sistema consome parte do
que foi adicionado e também consome
, produzindo
, até restabelecer o equilíbrio.
Passo 7
Resumo prático (como fazer na prova): ao ver que se adicionou
, escreva a expressão de
, calcule qualitativamente
(aumentando
torna o denominador maior, logo
) e conclua que a reação se desloca no sentido direto para consumir o excesso de
e produzir mais
. Lembre-se de mencionar que isso assume temperatura constante e recipiente fechado (K constante).
Resposta
(a) Desloca o equilíbrio para a direita