Escreva a expressão para K, para as seguintes equações. Em cada caso indique se a reação é homogênea ou heterogênea.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) escrever a expressão para a constante de equilíbrio
para a reação dada; (2) dizer se a reação é homogênea ou heterogênea. A reação fornecida é
Informações relevantes que o enunciado dá:
-
e são sólidos (fase sólida). -
e são espécies aquosas (fase aquosa). - Os coeficientes estequiométricos são
para e , e para e .
Passo 2
Conceito-ferramenta que vamos usar: definição geral da constante de equilíbrio usando atividades. Para uma reação genérica
a constante de equilíbrio em termos de atividades é
onde
é a atividade da espécie
e
é o coeficiente estequiométrico. Explicando: a atividade é uma “concentração efetiva” que leva em conta não-idealidades; para soluções diluídas costuma-se aproximar
pela concentração molar
(mais sobre isso no próximo passo). Coeficientes na reação viram expoentes na expressão de
.
Passo 3
Aplicando a definição ao caso concreto: escrevemos primeiro
em termos de atividades para a reação dada:
Agora, propriedade importante: a atividade de um sólido puro (fase condensada) é constante e definida como
. Então sabemos que
Substituindo esses valores na expressão acima, obtemos
Passo 4
Interpretação prática: em soluções aquosas diluídas é comum aproximar atividades por concentrações molares relativas ao padrão
. Assim, escrevemos a forma usual em termos de concentrações:
Observações didáticas: o expoente
em
vem do coeficiente estequiométrico
na reação; o sólido não aparece na expressão porque sua atividade é
. Tecnicamente
é adimensional (atividade adimensional), mas quando usamos concentrações pode aparecer unidades numericamente — por isso chama-se
quando escrevemos com concentrações.
Passo 5
Classificação homogênea vs heterogênea: uma reação é homogênea se todos os reagentes e produtos estão na mesma fase (por exemplo, todos em solução aquosa). É heterogênea se existem espécies em fases diferentes (por exemplo, sólidos e soluções juntos). Na reação dada há sólidos (
,
) e espécies aquosas (
,
); portanto as fases não são todas iguais.
Passo 6
Resumo final do resultado prático que vai direto na prova:
- Expressão em termos de atividades:
- Forma usual aproximada em termos de concentrações:
- Classificação: reação heterogênea (porque envolve sólidos e espécies aquosas).
Resposta
Heterogênea