Diminuindo-se a temperatura do sistema químico em equilíbrio:
a) Favorecer-se-á o lado endotérmico e a constante de equilíbrio diminuirá
b) Favorecer-se-á o lado endotérmico e a constante de equilíbrio aumentará
c) Favorecer-se-á o lado exotérmico e a constante de equilíbrio diminuirá
d) Favorecer-se-á o lado exotérmico e a constante de equilíbrio aumentara
e) n.d.a.
b) Favorecer-se-á o lado endotérmico e a constante de equilíbrio aumentará
c) Favorecer-se-á o lado exotérmico e a constante de equilíbrio diminuirá
d) Favorecer-se-á o lado exotérmico e a constante de equilíbrio aumentara
e) n.d.a.
Passo 1
O enunciado dá um sistema em equilíbrio:
e pergunta, ao diminuir a temperatura do sistema, qual das alternativas abaixo é correta:
a) Favorecer-se-á o lado endotérmico e a constante de equilíbrio diminuirá
b) Favorecer-se-á o lado endotérmico e a constante de equilíbrio aumentará
c) Favorecer-se-á o lado exotérmico e a constante de equilíbrio diminuirá
d) Favorecer-se-á o lado exotérmico e a constante de equilíbrio aumentará
e) n.d.a.
a) Favorecer-se-á o lado endotérmico e a constante de equilíbrio diminuirá
b) Favorecer-se-á o lado endotérmico e a constante de equilíbrio aumentará
c) Favorecer-se-á o lado exotérmico e a constante de equilíbrio diminuirá
d) Favorecer-se-á o lado exotérmico e a constante de equilíbrio aumentará
e) n.d.a.
Informações relevantes dadas:
- O sistema está em equilíbrio químico entre os dois lados da reação.
- A variável que muda é a temperatura: ela é diminuída.
- As alternativas relacionam qual lado (endotérmico ou exotérmico) será favorecido e como a constante de equilíbrio
se comporta.
Passo 2
Intuição física (Princípio de Le Châtelier), explicada devagar:
- Pense em calor como se fosse um “reagente” ou “produto” da reação. Se uma reação é exotérmica no sentido direto, ela libera calor; se é endotérmica, ela absorve calor.
- O princípio de Le Châtelier diz: se você perturba um sistema em equilíbrio (por exemplo, baixando a temperatura), o sistema reage de modo a contrariar essa perturbação. Aqui a perturbação é a retirada de calor (temperatura menor), então o sistema tenderá a produzir calor para compensar.
- Produzir calor corresponde a favorecer a reação que libera calor, isto é, favorecer o lado exotérmico.
Definições claras:
- Reação exotérmica (no sentido direto):
(libera calor quando vai para os produtos). - Reação endotérmica (no sentido direto):
(absorve calor quando vai para os produtos).
Portanto, com a temperatura diminuindo, o equilíbrio se desloca no sentido que libera calor — ou seja, o lado exotérmico será favorecido.
Passo 3
Agora vamos falar da constante de equilíbrio
e o que ela representa. Para a reação escrita como
a constante de equilíbrio (em termos de concentrações, para exemplo) é
onde
indica concentração (ou atividade).
mede a razão entre produtos e reagentes no equilíbrio: quanto maior
, mais o equilíbrio favorece os produtos; quanto menor
, mais favorece os reagentes.
Passo 4
Agora a parte matemática que liga
à temperatura: a equação de van ’t Hoff diferencial
Explicando cada termo:
-
é o logaritmo natural da constante de equilíbrio. -
é a temperatura absoluta em Kelvin. -
é a constante universal dos gases. -
é a variação de entalpia padrão da reação para o sentido considerado (entidade que indica se o processo direto é exotérmico ou endotérmico).
Consequências imediatas desta equação:
- Se
(reação direta endotérmica), então : aumentar aumenta (logo aumenta); diminuir diminui . - Se
(reação direta exotérmica), então : aumentar diminui ; diminuir aumenta .
Outra forma útil (integração aproximada, supondo
constante):
Dessa expressão pode-se ver o sinal: para
e
(temperatura diminuída) o lado direito fica positivo, logo
.
Passo 5
Aplicando ao problema: diminuir a temperatura remove calor → o sistema reage para produzir calor → favorece o lado exotérmico. Pela equação de van ’t Hoff, se o sentido favorecido (o que gera calor) corresponde ao sentido exotérmico, então a constante de equilíbrio
aumenta (porque o equilíbrio passa a ter relativamente mais produtos desse lado). Portanto a alternativa correta combina “favorece o lado exotérmico” e “constante aumenta”.
Passo 6
Eliminação rápida das outras alternativas:
- (a) e (b) dizem que o lado endotérmico é favorecido — isso contradiz Le Châtelier para uma diminuição de
. - (c) diz lado exotérmico é favorecido mas que
diminui — isso contraria a previsão da equação de van ’t Hoff (para exotérmico, diminuir faz aumentar). - (e) “nenhuma das alternativas” não se aplica porque (d) é consistente com a teoria.
Resposta
d) Favorecer-se-á o lado exotérmico e a constante de equilíbrio aumentará