Escreva as expressões de Kc e Kp para as seguintes reações:
Passo 1
O enunciado dá a reação
e pede duas coisas: escrever a expressão da constante de equilíbrio em termos de concentrações (
) e escrever a expressão da constante de equilíbrio em termos de pressões parciais (
). As informações relevantes são: todas as espécies estão no estado gasoso (isso permite relacionar concentração e pressão pelo gás ideal). Não vou resolver nada ainda, só identifiquei o que é pedido e os dados fornecidos.
Passo 2
Definição e montagem de
. Para uma reação genérica
a constante de equilíbrio em concentrações é definida por
onde
significa a concentração molar de
em mol·L^{-1}. Aplicando isso diretamente à reação dada (coeficientes estequiométricos todos iguais a 1), obtemos
Passo 3
Definição de
. Para reações envolvendo gases, a constante de equilíbrio em pressões parciais é análoga:
onde
é a pressão parcial do gás
. É importante que todas as pressões estejam nas mesmas unidades (por exemplo, atm).
Passo 4
Relação entre concentração e pressão (gás ideal) e derivação da relação entre
e
. Para um gás ideal vale a relação
onde
é a concentração mol·L^{-1},
é a pressão parcial,
é a constante universal dos gases e
é a temperatura em kelvin. Substituindo isso na expressão de
:
Agora faço a álgebra, cuidando das potências de
:
Aqui aparece o expoente
que é a variação do número de mols gasosos entre produtos e reagentes:
Portanto
Isolando
obtemos a relação conveniente
porque
nesta reação. Na prática, isso significa que conhecendo
e a temperatura
(e escolhendo unidades consistentes para
), você calcula
.
Passo 5
Observações finais e unidades (prática de prova). Use
na unidade compatível com as unidades de pressão que você estiver usando (por exemplo,
se as pressões estiverem em atm e concentrações em mol·L^{-1}). Note que as constantes de equilíbrio são, estritamente, adimensionais quando definidas com atividades, mas para exercícios comuns usamos as expressões com
e
conforme acima; isso é o que cai em prova.