- (EXEMPLO 9.11 - pg496). Considere o equilíbrio
Preveja o efeito sobre cada concentração no equilíbrio de adição de
Passo 1
O enunciado apresenta o equilíbrio
e pede: prever o efeito sobre cada concentração em equilíbrio quando há adição de
.
Informações relevantes dadas:
- Há um sistema em equilíbrio químico contendo
, , e gasosos. - O que se faz é acrescentar
(produto) ao sistema já em equilíbrio. - A pergunta: como mudam as concentrações de
, , e quando o novo equilíbrio for estabelecido.
Passo 2
Primeiro deixo a equação balanceada (para tratar corretamente as variações estequiométricas). Balanceando a reação obtém‑se
Explicando o que isso significa, em palavras simples:
- Cada vez que a reação avança (sentido da esquerda para a direita) consome
unidades de e de e forma de e de . - Se a reação se desloca no sentido inverso (direita → esquerda), as variações ocorrem com sinais trocados (consome
e , forma e ).
Passo 3
Princípio qualitativo que vamos usar (Le Chatelier, em palavras): se se faz uma perturbação num equilíbrio (por ex. adicionando um reagente ou um produto), o sistema tende a reagir no sentido que reduz essa perturbação. No nosso caso, ao adicionar produto (
), o sistema tende a consumir parte desse excesso, ou seja, desloca o equilíbrio no sentido inverso (direita → esquerda).
Passo 4
Para ser preciso sobre sinais e magnitudes relativas, faço uma tabela simbólica (ICE simplificado):
Sejam as concentrações em equilíbrio originais
Após adicionar
por uma quantidade
, a concentração imediata de
fica
(as outras não mudam instantaneamente).
O sistema então se desloca para a esquerda para restaurar o equilíbrio. Seja
a extensão do deslocamento no sentido inverso (quantidade de reação que ocorre para a esquerda, medida de modo que as variações obedecem à estequiometria acima). As variações de concentração ao atingir o novo equilíbrio são:
-
(aumenta porque forma ao ir para a esquerda), -
(aumenta), -
(diminui em função de porque se consome para ir à esquerda), -
(diminui porque a água é consumida ao deslocar para a esquerda).
Aqui o sinal de cada variação vem diretamente dos coeficientes estequiométricos da reação balanceada: por cada avanço/inversão de
, multiplicadores 4,3,2,6 aparecem.
Passo 5
Interpretação dos sinais (o cerne da resposta), com explicações didáticas:
- Como a adição de
faz com que o quociente de reação momentaneamente fique maior que a constante de equilíbrio , a reação se desloca para a esquerda até que o quociente volte a valer . Isso implica . - Como
, temos imediatamente: -
aumenta (porque ). -
aumenta (porque ). -
diminui (porque ). -
é reduzido pela quantidade em relação ao valor imediato , isto é, fica .
-
Observação importante sobre
: imediatamente após a adição a concentração de
sobe para
. Quando o equilíbrio se restabelece parte desse excesso é consumido (o termo
). Na prática:
- A nova concentração de
final fica entre o valor original e o valor imediato : isto é, . Em palavras: parte do adicionado é consumida pela reação inversa, mas normalmente não é todo o que desaparece — o valor final de permanece maior do que a concentração inicial (a menos que a adição e as condições fossem extremas de modo a forçar outra situação; sob a situação típica de perturbação pequena/moderada, o produto adicionado não é totalmente consumido). - Portanto, o efeito líquido sobre
é: aumenta em relação ao equilíbrio original, mas o aumento é menor que a quantidade inicialmente adicionada (ou seja, cai um pouco a partir do pico imediato).
Passo 6
Resumo intuitivo e dica de prova (como escrever rapidamente numa resposta de prova):
- “Adiciona‑se produto → desloca para o lado dos reagentes.” Logo, escreva:
aumenta; aumenta; diminui; aumenta (em comparação com o equilíbrio original), embora parte do que foi adicionado seja consumida quando o sistema se desloca para a esquerda.
Um jeito curto e seguro de justificar em prova: escrever a reação balanceada, afirmar que a adição de
aumenta o quociente de reação, então pela regra de Le Chatelier o equilíbrio desloca para a esquerda, e então listar as variações de sinal conforme a estequiometria (como fiz no ICE). Isso basta para obter a resposta correta sem cálculos pesados.