Escreva as expressões das constantes de equilíbrio das seguintes reações. NO caso de gases, adote pressões parciais
ou molaridades
:
(d)
(d)
Passo 1
O enunciado pede para escrever as expressões das constantes de equilíbrio para a reação
Informações dadas e relevantes:
- Estão indicadas as fases:
e são sólidos ( ); e são gases ( ). - O enunciado permite usar
(molaridades/concentrações) ou (pressões parciais) para espécies gasosas. - Preciso fornecer as expressões algébricas de
e apropriadas para essa reação.
Passo 2
Conceito-chave: expressão geral da constante de equilíbrio em termos de atividades.
Para uma reação genérica
a constante de equilíbrio em termos de atividades é
onde
é a atividade da espécie
. Explicando atividades de forma prática:
- Para gases, a atividade costuma ser aproximada pela pressão parcial (normalizada à pressão padrão) — em aplicações práticas usamos
com pressões parciais . - Para espécies em solução, a atividade é aproximada pela concentração molar
— em aplicações práticas usamos . - Para sólidos puros e líquidos puros a atividade é definida como
. Ou seja, elas não aparecem na expressão porque seu valor constante não afeta o equilíbrio.
Passo 3
Aplicando a definição de atividades à reação dada:
Escrevendo
em atividades:
Como
e
são sólidos puros, suas atividades valem
:
Portanto a expressão simplifica para
Passo 4
Passando de atividades para
e
:
- Se estivermos usando concentrações (caso incomum para gases, mas pedido), a expressão em termos de concentrações molares é
Aqui
e
são as concentrações molares (mol L^{-1}) das espécies gasosas se forem tratadas por
.
- Para gases é mais natural usar pressões parciais; a expressão em termos de pressões é
onde
e
são as pressões parciais dessas espécies.
Observação útil: a relação geral entre
e
é
onde
é a variação no número de mols gasosos (produtos menos reagentes). Aqui
, então
e portanto
desde que sejam usadas as mesmas unidades/padrões para atividades. Isso explica por que as duas expressões têm a mesma forma simples neste caso.
Passo 5
Resumo didático e dica de prova: sempre cheque as fases das espécies. Sólidos puros desaparecem da expressão porque sua atividade é
. Para reações que têm o mesmo número de mols gasosos nos produtos e reagentes (como aqui),
e
coincidem numericamente.