Dado o equilíbrio:
calor em que sentido ele é deslocado quando:
Se diminui a temperatura do sistema?
Se diminui a temperatura do sistema?
Passo 1
O enunciado dá o equilíbrio químico
e pergunta: em que sentido o equilíbrio se desloca quando se diminui a temperatura do sistema?
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
- A equação mostra que a reação libera calor (o enunciado inclui “+ calor”), ou seja, a reação direta é exotérmica.
- Queremos saber o efeito de uma diminuição da temperatura sobre o equilíbrio.
Passo 2
Conceito chave (explicado de forma simples): princípio de Le Chatelier. Ele diz, em palavras, que se um sistema em equilíbrio sofre uma perturbação (mudança de concentração, pressão, temperatura, etc.), o equilíbrio se ajusta de modo a contrariar essa perturbação. Vou traduzir isso para o nosso caso: se algo que atua como “produto” for removido, o equilíbrio tende a produzir mais desse “produto”; se algo que age como “reagente” for adicionado, o equilíbrio tende a consumir esse excesso, e assim por diante.
Passo 3
Interpretação do termo “calor” na equação: quando a equação é escrita como
isso significa que o calor aparece do lado dos produtos — ou seja, calor behave como se fosse um produto da reação. Em linguagem simples: a reação direta (formação de água) libera calor; a reação inversa (decomposição da água) absorve calor.
Passo 4
Aplicando Le Chatelier diretamente (intuição química): se diminuímos a temperatura, estamos, na prática, “removendo calor” do sistema. Como o calor figura do lado dos produtos, remover calor é o mesmo que remover um produto. Pelo princípio de Le Chatelier, o sistema desloca-se no sentido que tenta repor o que foi removido — isto é, desloca-se para o lado que produz calor. Como a reação direta produz calor, o equilíbrio desloca-se para a direita, favorecendo a formação de
.
Passo 5
Justificação mais quantitativa (opcional, mas útil): a variação da constante de equilíbrio com a temperatura é dada pela relação de van ’t Hoff:
onde
é a constante de equilíbrio,
é a entalpia da reação (calor liberado se negativa),
é a constante dos gases e
a temperatura absoluta. Para a reação dada,
(exotérmica). Portanto
, isto é,
diminui quando
aumenta e aumenta quando
diminui. Aumentar
significa que, no equilíbrio, a razão
torna-se maior, o que corresponde a uma maior concentração de produtos (
). Logo, diminuindo
o equilíbrio favorece produtos — desloca-se para a direita.
Passo 6
Resumo didático e dica de prova: sempre que o enunciado indicar “+ calor” do lado dos produtos, pense que calor é um produto. Diminuir a temperatura é remover esse produto; pelo princípio de Le Chatelier o equilíbrio vai produzir mais produto, ou seja, desloca-se para o lado que gera calor. Uma forma rápida de lembrar: para reações exotérmicas, temperatura mais baixa favorece produtos; temperatura mais alta favorece reagentes.
Resposta
O equilíbrio desloca-se para a direita, favorecendo a formação de
.