Em um forno há silício líquido puro, sílica líquida pura e oxigênio na pressão
, a
. Determinar se o sistema está em equilíbrio. Caso não esteja, especificar o que deverá acontecer com ele.
Passo 1
O enunciado nos dá um sistema contendo silício líquido puro, sílica líquida pura e oxigênio gasoso à pressão
a
(ou seja,
).
O conteúdo aqui é equilíbrio químico gasoso‐sólido/líquido, em particular a reação de formação de sílica a partir de silício e oxigênio. Para decidir se o sistema está em equilíbrio precisamos calcular a pressão de oxigênio de equilíbrio para a reação
O conteúdo aqui é equilíbrio químico gasoso‐sólido/líquido, em particular a reação de formação de sílica a partir de silício e oxigênio. Para decidir se o sistema está em equilíbrio precisamos calcular a pressão de oxigênio de equilíbrio para a reação
e comparar com a pressão real de
.
Passo 2
Escrevemos a variação de energia livre-padrão da reação de formação da sílica líquida:
Como
e
puros têm
, isso se reduz a
Passo 3
A constante de equilíbrio em termos de pressão parcial de oxigênio é
mas, para a reação na forma
,
temos
temos
Passo 4
Usando um valor típico da literatura para
a
, digamos
, obtemos
Passo 5
Comparando
vemos que
. Em termos de quociente de reação
, isso implica
, ou seja, há excesso de produtos na forma de sílica e falta de
.
Passo 6
Quando
, o sistema não está em equilíbrio e a reação se desloca no sentido de produzir mais
, isto é, no sentido inverso à formação de sílica. Logo a sílica líquida começará a se decompor formando silício e oxigênio até que a pressão de oxigênio chegue a cerca de
.
Resposta
O sistema não está em equilíbrio. Como a pressão real de oxigênio
é muito menor que a pressão de equilíbrio
, a sílica líquida vai se decompor em silício líquido e oxigênio gasoso até que
se eleve até o valor de equilíbrio.