Considere o seguinte equilíbrio entre os óxidos de nitrogênio:
(a) A constante de equilíbrio aumentará ou diminuirá com o aumento da temperatura? Justifique sua resposta. (b) A temperatura constante, como uma variação no volume do recipiente afetaria a fração de produtos na mistura em equilíbrio?
Passo 1
O enunciado nos dá o equilíbrio químico
com
(reação endotérmica). Precisamos usar o Princípio de Le Chatelier e a equação de van ’t Hoff para entender como
varia com temperatura e como a variação de volume afeta a composição em equilíbrio.
Passo 2
Para (a), a equação de van ’t Hoff relaciona a variação de
com
:
Como
, o lado direito é positivo e, portanto,
cresce com
. Logo,
aumenta quando aquecemos. Pelo Princípio de Le Chatelier, como a reação absorve calor, aumentar a temperatura “força” o sistema a consumir calor deslocando-se para a direita, também aumentando a fração de produtos.
Passo 3
Para (b), a mudança de volume a
constante altera a pressão total e, pelo Princípio de Le Chatelier, o sistema se desloca para o lado com mais ou menos mols gasosos conforme a pressão cai ou sobe. Aqui temos 2 mols de reagentes e 3 mols de produtos.
- Se aumentamos o volume, a pressão total cai e o equilíbrio se desloca para o lado de maior número de mols (produtos), aumentando a fração de
. - Se diminuímos o volume, a pressão sobe e o equilíbrio se desloca para o lado de menos mols (reagentes), diminuindo a fração de
.
Resposta
(a) A constante de equilíbrio
aumenta com o aumento da temperatura, pois a reação é endotérmica
.
(b) Aumentar o volume favorece o lado de maior número de mols (produtos), aumentando a fração de ; diminuir o volume tem o efeito inverso.
(b) Aumentar o volume favorece o lado de maior número de mols (produtos), aumentando a fração de