Escreva a expressão para K, para as seguintes equações. Em cada caso indique se a reação é homogênea ou heterogênea.
Passo 1
O enunciado dá a reação
e pede duas coisas: (1) escrever a expressão para
(constante de equilíbrio) e (2) indicar se a reação é homogênea ou heterogênea. Dados relevantes: os coeficientes estequiométricos são
para
,
para
e
para
; todos os participantes estão no estado gasoso (indicado por
).
Passo 2
Conceito básico — como montar
: para uma reação genérica
a expressão da constante de equilíbrio em termos de concentrações (normalmente chamada
) é
Aqui
significa a concentração molar de
(mol·L^{-1}). Regra prática: cada espécie entra na expressão elevada ao seu coeficiente estequiométrico; produtos no numerador e reagentes no denominador. Observação didática: se houver sólidos ou líquidos puros, suas atividades são iguais a 1 e eles não aparecem na expressão de
(isso será útil em reações heterogêneas).
Passo 3
Aplicando a regra ao nosso caso: produtos são
(coeficiente
) e
(coeficiente
); reagente é
(coeficiente
). Logo, a expressão de
fica
Expliquei passo a passo: coloquei as concentrações dos produtos no numerador, cada uma elevada ao seu coeficiente; coloquei a concentração do reagente no denominador elevada a
.
Passo 4
Expressão em termos de pressões parciais (
): para gases uma forma equivalente é usar pressões em vez de concentrações,
onde
é a pressão parcial do gás
(por ex., em atm). Relação entre
e
: existe a fórmula
onde
é a constante dos gases ideais e
a temperatura absoluta. Aqui
é o número de mols gasosos dos produtos menos dos reagentes.
Passo 5
Calcule
para esta reação: produtos têm
mols gasosos, reagentes têm
mols, logo
Substituindo na relação:
Isso dá a conexão prática entre as duas constantes.
Passo 6
Classificação homogênea vs heterogênea: a reação é formada somente por espécies gasosas (todas no mesmo estado físico). Regra curta: se todos os reagentes e produtos estão na mesma fase, a reação é homogênea; se há mais de uma fase (por ex., sólidos e gases juntos) é heterogênea. Portanto, aqui a reação é homogênea. Exemplo rápido de reforço (heterogênea): para
, apenas
entra em
porque sólidos puros têm atividade
.
Resposta
Reação homogênea.