Considere o seguinte equilíbrio entre os óxidos de nitrogênio:
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
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,
.
Passo 2
Escrevemos a expressão de
onde cada pressão parcial vale
, com
fração molar de
e
pressão total.
Passo 3
Substituindo
em
obtemos
Como
é constante (T constante), tem-se
Logo, se
aumenta (volume diminui), o lado direito
diminui, forçando
a diminuir — isto é, a fração de NO diminui. Se
diminui (volume aumenta),
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.