Escreva a expressão para K_{\mathrm{c}} em relação as seguintes reações. Em cada caso, indique se a reação e homogênea ou heterogênea.
\mathrm{HF}_{(\mathrm{aq})} \Leftrightarrow \mathrm{H}_{(\mathrm{aq})+}^{+}+\mathrm{F}_{(\mathrm{aq})}^{-}

Passo 1

O enunciado fornece a reação
\mathrm{HF}_{(\mathrm{aq})} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{F}^{-}_{(\mathrm{aq})}
e pede duas coisas:
  1. Escrever a expressão para K_{\mathrm{c}} dessa reação.
  2. Dizer se a reação é homogênea ou heterogênea.
Informações relevantes dadas no enunciado: todas as espécies estão etiquetadas como (\mathrm{aq}) — ou seja, todas em solução aquosa.

Passo 2

Conceito importante (aula rápida): o que é K_{\mathrm{c}} e como montamos a expressão. Para uma reação geral
aA + bB \rightleftharpoons cC + dD
a constante de equilíbrio em termos de concentrações, K_{\mathrm{c}}, é dada pela Lei da Ação das Massas:
K_{\mathrm{c}}=\frac{[C]^{\,c}\,[D]^{\,d}}{[A]^{\,a}\,[B]^{\,b}}.
Aqui:
  • [X] significa a concentração molar da espécie X em mol·L^{-1}.
  • a,b,c,d são os coeficientes estequiométricos da reação; cada concentração aparece elevada ao seu coeficiente.
    Essa é a regra básica: produto das concentrações dos produtos (com seus expoentes) dividido pelo produto das concentrações dos reagentes (com seus expoentes).

Passo 3

Observação importante sobre fases: quando uma espécie é um sólido puro ou um líquido puro (por exemplo, um sólido cristalino ou o solvente puro), a sua atividade é essencialmente constante e, por convenção, aparece como 1; por isso esses sólidos e líquidos puros não aparecem na expressão de K_{\mathrm{c}}. Porém, espécies em fase gasosa ou aquosa (etiquetadas (\mathrm{g}) ou (\mathrm{aq})) entram na expressão por suas concentrações ou pressões parciais. No nosso caso todos os participantes são (\mathrm{aq}), logo todos entram na expressão.

Passo 4

Aplicando a regra ao caso dado. A reação é
\mathrm{HF}_{(\mathrm{aq})} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{F}^{-}_{(\mathrm{aq})},
os coeficientes estequiométricos são todos 1. Portanto a expressão de K_{\mathrm{c}} fica
K_{\mathrm{c}}=\frac{[\mathrm{H}^{+}]\,[\mathrm{F}^{-}]}{[\mathrm{HF}]}.
Aqui cada [\cdot] é a concentração molar da respectiva espécie em solução aquosa.

Passo 5

Classificação quanto à homogeneidade. Definição rápida: reação homogênea é aquela em que todos os reagentes e produtos estão na mesma fase (por exemplo, todos em solução aquosa); reação heterogênea tem espécies em fases diferentes (ex.: sólido(s) e gás(es) juntos). No enunciado todas as espécies são (\mathrm{aq}), ou seja, todas na mesma fase (solução aquosa). Portanto a reação é homogênea.

Resposta

K_{\mathrm{c}}=\dfrac{[\mathrm{H}^{+}]\,[\mathrm{F}^{-}]}{[\mathrm{HF}]}
Homogênea

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