Exercício 08:
(a) Como um quociente de reação é usado para determinar se um sistema está em equilíbrio? (b) Se
, de que maneira a reação deve continuar para chegar ao equilíbrio? (c) No início.de determinada reação, apenas reagentes estão presentes; nenhum produto é formado. Qual o valor de
neste ponto da reação?
Passo 1
O enunciado pergunta sobre o quociente de reação
e como ele é usado para verificar se um sistema está em equilíbrio, além de pedir a direção em que a reação evolui quando
e o valor de
no início da reação, quando só há reagentes.
Passo 2
Para uma reação genérica
definimos o quociente de reação
como
onde
são as concentrações molares instantâneas. A constante de equilíbrio
é exatamente esse mesmo quociente calculado no ponto em que o sistema alcança o equilíbrio.
Passo 3
Comparamos
com
para saber se o sistema está em equilíbrio:
- Se
, o sistema já está em equilíbrio. - Se
, ainda faltam produtos, então a reação segue no sentido direto (forma produtos) até subir até . - Se
, há produtos em excesso, então a reação segue no sentido inverso (forma reagentes) até cair até .
Passo 4
No caso específico
, o numerador de
(produtos) está grande demais em relação ao denominador (reagentes), logo a reação se desloca para a esquerda, consumindo produtos e gerando reagentes até que
diminua e se iguale a
.
Passo 5
No início da reação só existem reagentes, ou seja, as concentrações de todos os produtos são zero e, portanto, o numerador de
é zero. Assim,
Resposta
(a) Compara-se
com
: se
o sistema está em equilíbrio; se
evolui para produtos; se
evolui para reagentes.
(b) Se , a reação se desloca no sentido inverso (forma reagentes) até
igualar
.
(c) No início, como não há produtos, .
(b) Se
(c) No início, como não há produtos,