Na equação
, após atingir o equilíbrio químico, podemos concluir a constante de
, a respeito da qual é correto afirmar que:
a) quanto maior for o valor de Kc , menor será o rendimento da reação direta.
b) Kc independe da temperatura.
c) se as velocidades das reações direta e inversa forem iguais, então
.
d) Kc depende das molaridades iniciais dos reagentes.
e) quanto maior for o valor de Kc, maior será a concentração dos produtos.
a) quanto maior for o valor de Kc , menor será o rendimento da reação direta.
b) Kc independe da temperatura.
c) se as velocidades das reações direta e inversa forem iguais, então
d) Kc depende das molaridades iniciais dos reagentes.
e) quanto maior for o valor de Kc, maior será a concentração dos produtos.
Passo 1
O enunciado dá uma reação genérica
e a constante de equilíbrio definida como
A pergunta pede que se escolha a afirmação correta entre as alternativas (a)–(e). Lista das alternativas (resumidas):
- (a) maior
→ menor rendimento da reação direta; - (b)
independe da temperatura; - (c) se as velocidades direta e inversa forem iguais, então
; - (d)
depende das molaridades iniciais dos reagentes; - (e) maior
→ maior concentração dos produtos.
Passo 2
O que significa estar em equilíbrio químico e como a constante aparece pela cinética de reação.
- Em equilíbrio, a taxa (velocidade) da reação direta é igual à taxa da reação inversa; chamando-as de
(forward) e (reverse),
- Pela lei da ação de massas (para reações elementares ou como aproximação), as velocidades dependem das concentrações e das constantes de velocidade:
Passo 3
Derivando a relação entre
e as constantes de velocidade.
- Igualando as taxas no equilíbrio:
- Rearranjando essa igualdade obtemos
- Pela definição, o lado esquerdo é
. Logo
Isso já nos dá duas ideias importantes:
é uma razão de constantes de velocidade e portanto relacionado às propriedades cinéticas da reação, e não uma concentração numérica arbitrária.
Passo 4
Dependência de
com a temperatura.
- As constantes de velocidade
e dependem da temperatura (vide a expressão de Arrhenius, que diz que aumenta com segundo um fator exponencial). - Como
, segue que também depende da temperatura. - Conclusão imediata sobre a alternativa (b): está errada;
depende da temperatura (salvo casos muito especiais).
Passo 5
Interpretação física do valor de
(quando é grande ou pequeno).
- Se
, então no equilíbrio: os produtos são favorecidos no equilíbrio. - Se
, os reagentes são favorecidos. - Portanto, um valor maior de
significa que, no equilíbrio, a fração de matéria transformada em produtos é maior — ou seja, o equilíbrio está deslocado para os produtos. Isso responde qualitativamente a alternativa (e): ela é a que mais se aproxima da verdade.
Passo 6
Por que
não depende das concentrações iniciais (alternativa d).
- A constante
é uma propriedade termodinâmica (a uma dada temperatura) e não muda se eu começar com diferentes quantidades iniciais; o que muda são as concentrações de equilíbrio finais, mas elas sempre satisfazem a mesma relação . - Exemplo numérico simples para fixar a ideia: reaction hipotética
com . - Se iniciar com
, no equilíbrio e . A equação de equilíbrio é
- Se iniciar com
, no equilíbrio e . A equação é
- Em ambos os casos a razão
vale ; o valor de não mudou, apenas as concentrações numéricas finais mudaram. Logo (d) é falsa.
- Se iniciar com
Passo 7
Analisando a alternativa (c) sobre velocidades iguais e
.
- Em equilíbrio as velocidades direta e inversa são iguais, isto é a condição de equilíbrio (não significa que sejam zero).
- Se as velocidades são iguais e não nulas, colocamos
e obtemos , que não é zero (seria zero somente se , o que quer dizer que a reação direta não ocorre, caso extremo e não o que a frase quer dizer). - Portanto (c) é falsa.
Passo 8
Analisando a alternativa (a) sobre maior
dar menor rendimento da reação direta.
- Essa afirmação é o oposto da realidade: quanto maior
, mais favorecidos são os produtos no equilíbrio, ou seja maior é o “rendimento” (fração convertida) na direção direta. Logo (a) é falsa.
Passo 9
Resumo e escolha final.
- (a) falsa — contradiz a definição de
. - (b) falsa —
depende da temperatura via (Arrhenius). - (c) falsa — velocidades iguais correspondem ao equilíbrio, não implicam
. - (d) falsa —
é independente das condições iniciais (mas as concentrações de equilíbrio mudam). - (e) correta — maior
significa equilíbrio deslocado para produtos (maior razão produtos/reactantes no equilíbrio).
Resposta
e)