Dado o equilíbrio:
calor em que sentido ele é deslocado quando:
Se aumenta a temperatura do sistema?
Se aumenta a temperatura do sistema?
Passo 1
O enunciado dá o equilíbrio
e pergunta: ao aumentar a temperatura do sistema, em que sentido o equilíbrio é deslocado?
Informações relevantes dadas: a reação libera calor (isto é, o calor aparece no membro dos produtos).
Informações relevantes dadas: a reação libera calor (isto é, o calor aparece no membro dos produtos).
Passo 2
Entenda o que significa “deslocar o equilíbrio”. Numa reação reversível em equilíbrio, as concentrações se ajustam de modo que a razão das concentrações (constante de equilíbrio) fique fixa. Para esta reação a constante de equilíbrio em termos de concentrações é
onde
indica concentração molar. Se algo muda (como a temperatura), o sistema reajusta as concentrações para restabelecer a igualdade entre a nova
e o quociente de reações.
Passo 3
Princípio de Le Châtelier (ideia prática): se um sistema em equilíbrio sofre uma perturbação, ele responde tentando contrariar essa perturbação. Aqui a “perturbação” é um aumento de temperatura. Como o enunciado colocou o “calor” no lado dos produtos, podemos pensar no calor como se fosse um produto adicional: aumentar a temperatura é como “adicionar produto”. Pelo princípio de Le Châtelier, o sistema reage consumindo esse excesso de produto, ou seja, desloca o equilíbrio no sentido que consome calor — neste caso, para a esquerda (formando reagentes).
Passo 4
Explicação quantitativa (equação de Van’t Hoff) — para quem gosta de raciocínio numérico: a variação de
com a temperatura é dada por
onde
é a entalpia padrão da reação (energia trocada como calor; negativo se a reação é exotérmica),
é a constante dos gases e
a temperatura absoluta. Aqui a reação é exotérmica (libera calor), então
. Portanto o membro direito é negativo e temos
isto é,
diminui quando
aumenta, logo
diminui com o aumento de
.
Passo 5
Interprete o que significa
diminuir: para nossa reação
um valor menor de
corresponde a uma situação em que a razão
é menor — ou seja, relativamente menos produtos
e/ou mais reagentes
e
. Para que o sistema atinja o novo
menor depois de aumentar
, o equilíbrio desloca-se no sentido dos reagentes (para a esquerda), diminuindo a concentração de
e aumentando as de
e
.
Passo 6
Resumo intuitivo e prático: calor está nos produtos → aumentar
= “colocar mais produto (calor)” → sistema responde consumindo esse produto extra → deslocamento para a esquerda (formação de reagentes). Se tivesse diminuído a temperatura, o deslocamento seria para a direita (formação de mais produto) para liberar calor.
Resposta
O equilíbrio desloca-se para a esquerda (no sentido dos reagentes, formando
e
).