Um estudante, ao entrar no laboratório de Química de sua escola, depara-se com dois frascos de reagentes sobre a bancada. No rótulo de um, estava escrito: Ácido Acético ( \mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{4} \mathrm{O}_{2} ); no do outro, Etanol ( \mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{6} \mathrm{O} ). Ele também percebeu que, no quadro do laboratório, estavam escritas as informações seguintes:
Constante de Equilíbrio: \mathrm{Kc}=\mathrm{k} \square \mathrm{k}_{2}=3
Dados:
Reagentes
Produtos
Ácido Acético
Etanol
X
Y
IHICIAL
2 mol
3 mol
0
0
EQUILÍBRIO
2-\mathrm{x}
3-\mathrm{x}
x
x
Com base na interpretação das informações disponíveis, atenda às seguintes solicitações.
a) Escrever e balancear a reação química que se processa usando-se as fórmulas estruturais planas.
b) Calcular quantos moles de cada componente existem na mistura em equilíbrio.
Passo 1
O enunciado descreve a esterificação entre ácido acético e etanol em 1,0 L de solução, com dados iniciais de 2 mol de ácido e 3 mol de etanol, formando um éster (X) e água (Y). A constante de equilíbrio é \mathrm{K_c}=3. Vamos (a) escrever e balancear a reação em fórmulas estruturais planas e (b) calcular os moles em equilíbrio.
em que
– ácido acético: \mathrm{CH_3\!-\!C(=O)\!-\!OH}
– etanol: \mathrm{CH_3\!-\!CH_2\!-\!OH}
– éster (acetato de etila): \mathrm{CH_3\!-\!C(=O)\!-\!O\!-\!CH_2\!-\!CH_3}
– água: \mathrm{H_2O}
A equação já está balanceada (1:1:1:1).
Passo 3
Definimos x como o número de moles de éster (X) e de água (Y) formados no equilíbrio. Assim, as quantidades são:
\bullet ácido acético em equilíbrio: 2 - x \bullet etanol em equilíbrio: 3 - x \bullet \mathrm{X} em equilíbrio: x \bullet \mathrm{Y} em equilíbrio: x
Como o volume é 1,0 L, as concentrações em mol/L coincidem numericamente com os moles.