Discuta, mostrando as equações pertinentes, qual é a definição termodinâmica para constante de equilíbrio. O que significa um alto valor para a constante de equilíbrio? E um valor muito baixo?
Passo 1
O enunciado pede para discutir a definição termodinâmica da constante de equilíbrio de uma reação química e interpretar o que significa um valor alto ou muito baixo dessa constante. Para isso vamos usar a expressão de
em termos de atividades e a relação entre
e a energia livre padrão de Gibbs.
Passo 2
Considere a reação genérica
A constante de equilíbrio em termos de atividades é
onde cada
é a atividade da espécie
. Em condições de soluções diluídas ou gases ideais, pode-se usar concentrações ou pressões parciais, definindo
com a relação
onde
.
Passo 3
A termodinâmica conecta
à variação padrão de energia livre de Gibbs
. Para um quociente de reação
vale
No equilíbrio
e
, portanto
Passo 4
Interpretação de valores de
:
– Se , então
e o equilíbrio está deslocado para os produtos
.
– Se , então
e o equilíbrio favorece os reagentes, com conversão muito limitada em produtos.
– Se
– Se
Resposta
A constante de equilíbrio
é definida termodinamicamente por
Um valor alto de
indica que o equilíbrio favorece fortemente os produtos, enquanto um valor muito baixo
indica que o equilíbrio fica próximo dos reagentes.