O que indica um valor grande de Ke (constante de equilíbrio)?
Passo 1
O que o enunciado pede: explicar o que indica um valor grande da constante de equilíbrio
.\n
Informações dadas (implícitas no enunciado): \n
Informações dadas (implícitas no enunciado): \n
- Temos uma constante
associada a uma reação química em equilíbrio. \n - Não foram fornecidos valores numéricos, figura ou condições específicas (por exemplo temperatura), então a resposta deve ser geral e conceitual.
Passo 2
Definição matemática de
para fixar bem as ideias. Considere a reação geral
A constante de equilíbrio (usando concentrações ou atividades) é
onde
representa a concentração (ou atividade) da espécie
no equilíbrio. \n
Explicação didática: isso significa que é a razão entre um produto de concentrações dos produtos (elevadas aos seus coeficientes estequiométricos) e um produto de concentrações dos reagentes. Em equilíbrio, as velocidades direta e inversa se igualam, e a relação entre concentrações é fixa — é isso que
quantifica.
Explicação didática: isso significa que
Passo 3
Interpretação direta do que significa “grande”. Se
então, da fórmula,
Isto é: nas condições de equilíbrio, o numerador (produtos) é muito maior que o denominador (reagentes). Em linguagem simples: o equilíbrio está deslocado para a direita — há bem mais produtos do que reagentes no equilíbrio.
Passo 4
Relação com energia livre padrão para reforçar a consequência física. A ligação entre
e a variação de energia livre padrão é
onde
é a constante dos gases e
a temperatura absoluta. \n
Se é grande, então
é positivo grande, logo
é negativo (e com grande magnitude). Isso significa que, termodinamicamente, a formação de produtos é energeticamente favorável nas condições padrão.
Se
Passo 5
Um exemplo numérico simples para fixar a intuição. Considere a reação
com
. Começando com
e
, no equilíbrio seja
e
. Então
Se
então
ou seja, praticamente todo o reagente foi convertido em produto — isso ilustra o que “grande” significa na prática.
Passo 6
Caveats importantes (coisas que costumam confundir na prova):\n
- Grande
não diz nada sobre a rapidez com que o equilíbrio é atingido — isto é cinética; uma reação pode ser termodinamicamente favorável (grande ) e ainda assim muito lenta. \n -
depende da temperatura: mudar pode aumentar ou diminuir (princípio de Le Chatelier aplicado à temperatura). \n - Em sistemas heterogêneos, apenas as atividades das fases gasosa/solúvel entram; a forma da expressão de
pode ficar simplificada. \n - Em química prática, costuma-se usar atividades (adimensionais), não diretamente concentrações, mas a interpretação qualitativa acima continua válida.
Passo 7
Resumo prático (regra de bolso para prova):\n
-
: equilíbrio favorece produtos (deslocado para a direita); . \n -
: produtos e reagentes têm concentrações comparáveis no equilíbrio. \n -
: equilíbrio favorece reagentes (deslocado para a esquerda); . \n
Como dica: valores demaiores que, digamos, costumam indicar conversão muito alta para produtos, enquanto valores menores que indicam quase nenhum produto.
Resposta
Um valor grande de
indica que, no equilíbrio sob as condições dadas, a reação está deslocada para a formação dos produtos (concentrações de produtos muito maiores que as de reagentes) e que a variação de energia livre padrão
é negativa.