Escreva as expressões das constantes de equilíbrio das seguintes reações. NO caso de gases, adote pressões parciais
ou molaridades
:
(a)
(a)
Passo 1
O enunciado pede: escrever as expressões das constantes de equilíbrio para a reação abaixo, tratando gases por pressões parciais (
) ou por concentrações molares (
):
Informações relevantes dadas:
- Todas as espécies são gases (portanto podemos usar tanto
quanto ). - Coeficientes estequiométricos: reagente
tem coeficiente ; produtos: tem coeficiente e tem coeficiente .
Passo 2
Definição prática e regra para montar
.
Explicação curta e didática: a constante de equilíbrio
é a razão entre o produto das concentrações molares dos produtos, cada uma elevada ao seu coeficiente estequiométrico, e o produto das concentrações molares dos reagentes, cada uma elevada ao seu coeficiente estequiométrico. As concentrações aparecem entre colchetes
e representam molaridades (mol L
).
Aplicando a regra à reação dada, cada espécie entra com o expoente igual ao seu coeficiente:
Para ficar bem claro:
é a concentração molar de vapor d’água,
a concentração molar de oxigénio, e
a concentração molar de peróxido de hidrogênio.
Passo 3
Definição prática e regra para montar
.
Explicação curta e didática: para gases, a constante
é escrita análoga a
, mas usando pressões parciais
(normalmente em atm ou Pa) no lugar das concentrações. Cada pressão parcial é elevada ao coeficiente estequiométrico correspondente.
Aplicando à reação:
Aqui
,
e
são as pressões parciais dos gases no equilíbrio.
Passo 4
Relação entre
e
— derivação e aplicação ao caso.
Conceito: as pressões e concentrações estão relacionadas pela equação dos gases ideais. Para o gás ideal vale
, onde
é a pressão parcial,
é a concentração molar,
é a constante dos gases (por exemplo
L·atm·mol
·K
se usar atm e L), e
é a temperatura em K.
Substituindo
na expressão de
e reorganizando, obtém-se a relação geral
onde
é a variação no número de mols gasosos entre produtos e reagentes:
Calculemos
para a reação dada: produtos têm
(de
)
(de
) =
mols gasosos; reagentes têm
(de
). Assim
Portanto, para esta reação a relação fica
Explanação final: isto significa que, conhecendo
numa dada temperatura
, pode-se obter
multiplicando por
; e vice-versa dividindo por
.
Passo 5
Observações úteis para a prova (dicas práticas e sobre unidades).
- Regra rápida para montar
: produto sobre reagente, expoentes = coeficientes estequiométricos. Sempre. - Unidades: muitas vezes em exercícios escolares escreve-se
com unidades (aqui seria mol·L , já que ), mas na teoria termodinâmica consome-se as unidades ao usar atividades adimensionais (dividindo por padrão 1 M). Para a prova, se pedirem, informe unidades como potência de concentração: unidades de = (mol·L ) . - Para usar a relação
tenha atenção às unidades de compatíveis com as unidades de pressão/concentração que estiver usando.