Considere o seguinte equilíbrio entre os óxidos de nitrogênio:
\mathrm{NO}_{2(\mathrm{~g})}+\mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{~g})} \rightleftharpoons 3 \mathrm{NO}_{(\mathrm{~g})} \quad \Delta \mathrm{H}>0
A temperatura constante, como uma variação no volume do recipiente afetaria a fração de produtos na mistura em equilíbrio?

Passo 1

O enunciado dá o equilíbrio gasoso
\mathrm{NO}_{2(\mathrm{g})} + \mathrm{N}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{g})} \rightleftharpoons 3\,\mathrm{NO}_{(\mathrm{g})}
com ΔH>0 e temperatura constante, e pergunta como a variação de volume afeta a fração molar de produto (NO) no equilíbrio. O conteúdo é o princípio de Le Chatelier aplicado a equílibrio gasoso, usando a constante de equilíbrio em pressão parcial, K_p.

Passo 2

Escrevemos a expressão de K_p
K_p = \frac{p_{\mathrm{NO}}^{3}}{p_{\mathrm{NO}_2}\,p_{\mathrm{N}_2\mathrm{O}}}
onde cada pressão parcial vale p_i = y_i\,P, com y_i fração molar de i e P pressão total.

Passo 3

Substituindo p_i = y_iP em K_p obtemos
K_p = \frac{(y_{\mathrm{NO}}P)^{3}}{(y_{\mathrm{NO}_2}P)\,(y_{\mathrm{N}_2\mathrm{O}}P)} = \frac{y_{\mathrm{NO}}^{3}}{y_{\mathrm{NO}_2}\,y_{\mathrm{N}_2\mathrm{O}}}\;P^{3-2} = \frac{y_{\mathrm{NO}}^{3}}{y_{\mathrm{NO}_2}\,y_{\mathrm{N}_2\mathrm{O}}}\;P.
Como K_p é constante (T constante), tem-se
\frac{y_{\mathrm{NO}}^{3}}{y_{\mathrm{NO}_2}\,y_{\mathrm{N}_2\mathrm{O}}} = \frac{K_p}{P}.
Logo, se P aumenta (volume diminui), o lado direito \tfrac{K_p}{P} diminui, forçando \tfrac{y_{\mathrm{NO}}^{3}}{y_{\mathrm{NO}_2}y_{\mathrm{N}_2\mathrm{O}}} a diminuir — isto é, a fração de NO diminui. Se P diminui (volume aumenta), \tfrac{K_p}{P} cresce e a fração de NO aumenta.

Passo 4

Pela interpretação de Le Chatelier: diminuir o volume (aumentar a pressão) desloca o equilíbrio para o lado com menos mols gasosos (LHS, 2 mol vs. 3 mol), reduzindo o produto NO; aumentar o volume faz o contrário, favorecendo a formação de NO.

Resposta

A redução de volume (aumento de pressão) diminui a fração de NO no equilíbrio, enquanto o aumento de volume (redução de pressão) aumenta a fração de NO.

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