Escreva a expressão da constante de equilíbrio termodinâmico para as seguintes reações:
Passo 1
O enunciado dá a reação
O que é pedido: escrever a expressão da constante de equilíbrio termodinâmico para essa reação. Informações relevantes fornecidas:
- Há um sólido:
. - Há um gás:
. - Há espécies em solução aquosa:
e .
Passo 2
Conceito chave — atividade e constante de equilíbrio:
Para uma reação genérica
Para uma reação genérica
a constante de equilíbrio termodinâmica (adimensional) é definida em termos de atividades
como
Aqui,
é a atividade da espécie
, que é a grandeza termodinâmica correta para medir “concentração efetiva”. Explicando atividades de forma prática:
- Para um puro sólido (ou líquido puro) na sua fase, a atividade é (aproximadamente)
. - Para um gás ideal, a atividade é a fugacidade; em condições usuais aproxima-se por
, onde é a pressão padrão (normalmente ). - Para íons/espécies em solução diluída,
, onde é a concentração padrão (normalmente ). Essas são aproximações usuais em problemas de graduação.
Passo 3
Aplicando a definição geral à reação dada: as potências vêm dos coeficientes estequiométricos.
Escrevendo diretamente em termos de atividades,
Escrevendo diretamente em termos de atividades,
Aqui cada
é a atividade da espécie correspondente.
Passo 4
Simplificações usuais e justificativas:
- A atividade do sólido puro
vale (aproximadamente) . Logo e pode ser eliminada da expressão. - Para o gás
: . - Para as espécies aquosas:
e .
Passo 5
Substituindo essas aproximações na expressão de
:
Aqui
e
são as convenções padrão; a expressão acima é a forma correta, adimensional, usando estados padrão.
Passo 6
Forma prática frequentemente usada em exercícios (tomando
e
, e removendo os divisores iguais a 1):
Observação importante: esta última forma é a versão prática — quando for avaliar numericamente
de forma rigorosa é correto usar a forma com divisões por
e
(ou trabalhar com atividades). Mas para cálculos rápidos em provas costuma-se usar a expressão simplificada acima, lembrando as unidades usadas.