Escreva a expressão da constante de equilíbrio em relação às seguintes reações. Em cada caso, indique se o equilíbrio é homogêneo ou heterogêneo.
Passo 1
O enunciado dá a reação
e pede duas coisas:
- escrever a expressão da constante de equilíbrio (ou seja, a expressão que relaciona as concentrações das espécies no equilíbrio);
- indicar se o equilíbrio é homogêneo ou heterogêneo.
Observação importante que vem do enunciado: todas as espécies químicas têm a indicação
, ou seja, são gases.
Passo 2
O que é a constante de equilíbrio? Vou explicar de um jeito direto e passo a passo.
- Em geral, para uma reação balanceada do tipo
a constante de equilíbrio é dada em termos das atividades por onde são os coeficientes estequiométricos (positivos para produtos, negativos para reagentes) e é a atividade da espécie . - Para soluções diluídas ou gases ideais, aproximamos as atividades por concentrações molares
(para ) ou por pressões parciais (para ), assumindo uma referência de 1 (unidade) para tornar as atividades adimensionais. Na prática de provas, usa-se: -
quando a expressão é em concentrações molares: concentrações entre colchetes . -
quando a expressão é em pressões parciais: .
-
Passo 3
Como montar a expressão de
: regra prática (e infalível)
- Escreve produto dividido por reagente.
- Cada concentração é elevada ao seu coeficiente estequiométrico.
Aplicando isso à reação dada:
- Produtos:
com coeficiente e com coeficiente . - Reagentes:
com coeficiente e com coeficiente .
Portanto a expressão para
é
Expliquei cada passo: os expoentes vêm dos coeficientes estequiométricos; o numerador é produto e denominador reagente.
Passo 4
Expressão em termos de pressões (
) e relação entre
e
- A expressão análoga em pressões parciais é
- Há uma relação útil entre
e para gases ideais: onde é a variação do número de mols gasosos (produtos menos reagentes) e é a constante dos gases, a temperatura em Kelvin. - Calcule
para esta reação: Assim
Passo 5
Classificação do equilíbrio (homogêneo versus heterogêneo)
- Definição prática:
- Equilíbrio homogêneo: todas as espécies participantes estão na mesma fase (por exemplo, todas gasosas).
- Equilíbrio heterogêneo: há espécies em fases diferentes (ex.: sólido e gás, líquido e gás, etc.).
- Na reação dada todas as espécies têm a designação
— são gases — logo todas estão na mesma fase.
Conclusão: o equilíbrio é homogêneo.
Resposta
Homogêneo