Escreva as expressões das constantes de equilíbrio das seguintes reações. NO caso de gases, adote pressões parciais
ou molaridades
:
(b)
(b)
Passo 1
O enunciado pede que eu escreva as expressões das constantes de equilíbrio para a reação dada, adotando pressões parciais (
) ou molaridades (
) no caso de gases. A reação fornecida é:
Informações relevantes extraídas do enunciado:
- Todas as espécies estão no estado gasoso.
- Os coeficientes estequiométricos são: para
igual a , para igual a e para igual a . - Preciso fornecer a expressão de
(em termos de concentrações molares) e de (em termos de pressões parciais).
Passo 2
O que significa escrever a expressão de uma constante de equilíbrio? Vou explicar devagarinho.
Para uma reação geral
a constante de equilíbrio em termos de concentrações molares é definida por
onde
indica a concentração molar da espécie
em mol L
. Isso vem da definição clássica usando atividades; para soluções diluídas e gases ideais usamos concentrações ou pressões parciais.
Analogamente, a constante em termos de pressões parciais (quando as espécies são gases) é
onde
é a pressão parcial do gás
(em unidades consistentes, por exemplo atm ou Pa).
Observação didática: se a estequiometria tiver coeficientes fracionários (como
), eles aparecem como expoentes fracionários nas expressões de
e
. Por exemplo,
significa a raiz quadrada de
.
Passo 3
Agora aplico a definição de
diretamente à reação dada. Coloco os produtos no numerador e os reagentes no denominador, elevando cada termo ao seu coeficiente estequiométrico:
Produto:
com coeficiente
.
Reagentes: com coeficiente
e
com coeficiente
.
Reagentes:
Portanto,
Aqui
,
e
são concentrações molares (mol L
).
Passo 4
Faço agora a expressão análoga para
, substituindo concentrações por pressões parciais:
Produto:
(expoente
).
Reagentes: (expoente
) e
(expoente
).
Reagentes:
Logo,
Aqui
são pressões parciais (por exemplo em atm). Importante manter unidades consistentes ao usar valores numéricos.
Passo 5
Relação entre
e
. Para gases ideais existe a relação
onde
é a constante dos gases ideais e
é a temperatura em kelvin, e
é a variação do número de mols gasosos (produtos menos reagentes).
Calculo
para esta reação:
Substituindo em
obtém-se
Breve justificativa didática dessa fórmula: para um gás ideal vale
. Se substituir isso na expressão de
e rearranjar, surge a relação
.