Diga, para cada um dos seguintes equilíbrios, se haverá deslocamento na direção dos reagentes ou dos produtos quando a temperatura aumenta.
Passo 1
O enunciado pede: ao aumentar a temperatura, para que lado o equilíbrio se desloca — para os reagentes ou para os produtos — no equilíbrio abaixo? As informações fornecidas são:
e
Ou seja, a entalpia padrão da reação é negativa (libera
por mol da reação).
Passo 2
Intuição qualitativa pelo princípio de Le Châtelier (explicado passo a passo):
- O princípio de Le Châtelier diz, em palavras simples: se você perturba um sistema em equilíbrio, o equilíbrio se ajusta de modo a minimizar a perturbação.
- Aqui a perturbação é um aumento de temperatura — isto é, estamos “adicionando calor” ao sistema.
- Reações exotérmicas liberam calor; por convenção, uma reação exotérmica tem
. Isso pode ser pensado como: a reação produz também “calor” como produto. Em notação simbólica e pedagógica:
- Se eu aumento a temperatura (adicionei calor), o sistema tende a consumir esse calor extra. Para consumir calor extra, o equilíbrio desloca-se no sentido que absorve calor — ou seja, no sentido endotérmico.
- Como a reação dada é exotérmica (
), o sentido endotérmico é o sentido inverso (voltar para os reagentes). Portanto, qualitativamente, aumento de desloca o equilíbrio para os reagentes.
Passo 3
Explicação quantitativa rápida usando a equação de Van ’t Hoff (aqui para consolidar a ideia):
Expliquei cada símbolo:
-
é a constante de equilíbrio (dependendo da temperatura), -
é a temperatura absoluta em kelvin, -
é a constante dos gases ideais ( ), -
é a variação de entalpia padrão da reação (aqui ).
Agora observe o sinal: como, temos . Isso significa que, ao aumentar , diminui e portanto diminui.
Passo 4
Interpretação do que significa
diminuir:
-
mede a tendência do equilíbrio formar produtos versus reagentes. Se diminui, a composição de equilíbrio favorece menos os produtos e mais os reagentes. - Após o aumento de temperatura o quociente de reação instantâneo
não muda imediatamente (a composição não salta instantaneamente), mas como diminuiu passa a ser . Para restabelecer o equilíbrio o sistema reage no sentido que diminui , ou seja, no sentido dos reagentes (sentido inverso). - Essa conclusão é consistente com a regra prática: “aumentar
desloca o equilíbrio no sentido endotérmico”; aqui o sentido endotérmico é o inverso porque a reação dada é exotérmica.
Passo 5
Resumo prático para a prova (mnemônico rápido e útil):
- Se
(exotérmica) → trate o calor como produto → aumentar adiciona produto → equilíbrio desloca-se para os reagentes. - Se
(endotérmica) → trate o calor como reagente → aumentar adiciona reagente → equilíbrio desloca-se para os produtos.
Resposta
Desloca-se na direção dos reagentes.