Exercício 07:
(a) Como o quociente de reação difere da constante de equilíbrio? (b)
, em qual sentido a reação prossegue para atingir o equilíbrio? (c) Qual condição deve ser satisfeita para que
?
Passo 1
O enunciado pergunta sobre o quociente de reação
e a constante de equilíbrio
, além de usar essa comparação para prever o sentido de deslocamento de uma reação e a condição para que
. O conteúdo é equilíbrio químico e vamos precisar das definições de
e
e da regra de Le Chatelier para inferir o sentido de deslocamento.
Passo 2
Definimos o quociente de reação
para uma reação genérica
como a razão instantânea das concentrações (ou atividades) dos produtos pelas dos reagentes em um dado momento:
Note que
varia ao longo do tempo conforme mudam
.
Passo 3
A constante de equilíbrio
é definida de modo análogo, mas usando as concentrações (ou atividades) exclusivamente no equilíbrio:
Diferentemente de
,
não muda com o progresso da reação; para uma dada temperatura, é uma constante fixa.
Passo 4
Comparando
e
:
– é um valor instantâneo que reflete o estado atual da mistura reacional.
– é o valor de
quando a reação atingiu equilíbrio e depende só da temperatura.
O sistema espontaneamente evolui para que se torne igual a
.
–
–
O sistema espontaneamente evolui para que
Passo 5
Se
, isso significa que a proporção de reagentes em relação aos produtos está maior do que no equilíbrio (faltam produtos). Portanto, a reação se desloca para a direita (sentido direto), formando mais produtos até que
cresça e atinja
.
Passo 6
A condição para
é justamente que o sistema esteja no equilíbrio químico, ou seja, que as concentrações satisfaçam
e, consequentemente, as velocidades direta e inversa sejam iguais, não havendo mudança líquida nas concentrações.
Resposta
(a) O quociente de reação
é a razão instantânea das concentrações (ou atividades) dos produtos pelos reagentes em qualquer estágio da reação, enquanto
é o mesmo valor dessa razão no equilíbrio e depende apenas da temperatura.
(b) Se , a reação prossegue no sentido direto (formação de produtos) até atingir o equilíbrio.
(c) A condição é que o sistema esteja no equilíbrio químico, ou seja, as concentrações satisfaçam
(b) Se
(c) A condição é que o sistema esteja no equilíbrio químico, ou seja, as concentrações satisfaçam
implicando velocidades direta e inversa iguais.