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 pede duas coisas para a reação
Vou listar claramente o que foi dado e o que se deve responder:
- Dados do enunciado:
- Reagentes e produtos com as fases explícitas:
é sólido , é gasoso , é líquido . - Este é o equilíbrio químico a estudar.
- Reagentes e produtos com as fases explícitas:
- Perguntas a responder:
- Escrever a expressão da constante de equilíbrio (forma correta, usando atividades e, se for útil, em termos de pressão).
- Indicar se o equilíbrio é homogêneo ou heterogêneo.
Passo 2
Conceitos essenciais (aulas rápidas e diretas para a prova).
- O que é a constante de equilíbrio em termos de atividades:
- Para uma reação geral
(coeficientes com sinal positivo para produtos e negativo para reagentes), a constante de equilíbrio é definida por
onde é a atividade da espécie e é o seu coeficiente estequiométrico algébrico (produtos positivos, reagentes negativos). - Atividade
é uma medida adimensional da “concentração efetiva” numa dada condição padrão.
- Para uma reação geral
- Atividades para diferentes fases (importante na hora de simplificar):
- Para um gás ideal:
, onde é a pressão parcial do gás e é a pressão padrão (normalmente ). Isso garante adimensional. - Para um sólido puro ou um líquido puro (fase condensada pura): a atividade é tomada como
(por convenção, quando a espécie está na sua fase condensada pura e não numa solução diluída).
- Para um gás ideal:
- Relação entre
(atividades) e (produto de pressões): - Define-se frequentemente
(produto das pressões parciais elevadas aos seus coeficientes; condensados puros não aparecem em ). - A relação entre
e é
onde é o número de mols gasosos dos produtos menos o número de mols gasosos dos reagentes. - Define-se frequentemente
Passo 3
Escrever a expressão de
por atividades para a reação dada.
- Aplicando a definição direta de
(produtos sobre reagentes, cada um elevado ao seu coeficiente):
- Aqui cada
é a atividade da espécie correspondente.
Passo 4
Simplificar usando as atividades das fases condensadas e a expressão em função da pressão para o gás.
- Como
é sólido puro e é líquido puro, usamos e por convenção. Logo
- Substituindo a atividade do gás
por , obtemos
Passo 5
Expressões alternativas e relação com
(útil para interpretar resultados em provas):
- O produto das pressões para esta reação, conforme definição usual de
, é
porque somente
aparece como gás; sólidos e líquidos puros não aparecem em
.
- A diferença no número de mols gasosos é
. - A relação entre
e aqui dá
o que, substituindo
, retorna a mesma forma encontrada:
Passo 6
Interpretação final e observação sobre homogeneidade do equilíbrio.
- Como as fases presentes na reação são sólido
, gás e líquido , há mais de uma fase presente: o equilíbrio é, portanto, heterogêneo. - Síntese prática para a prova: ao escrever
sempre comece por actividades; em seguida reconheça que líquidos e sólidos puros valem e só os gases contribuem através de .
Resposta
Equilíbrio heterogêneo.