\mathrm{O} \mathrm{NO}(\mathrm{g}) é um gás tóxico e letal em exposições prolongadas a partir de 55 ppm (partes por milhão). Avalie a possibilidade de a reação abaixo produzir NO a 25^{\circ} \mathrm{C} e 1 bar em níveis preocupantes.
\mathrm{N}_{2}(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \leftrightarrow 2 \mathrm{NO}(\mathrm{~g})
Qual o valor aproximado em ppm no ambiente, por exemplo em uma sala de aula de 150 \mathrm{~m}^{3} ?
O que esperar da reação a temperaturas elevadas, como as encontradas em motores de combustão interna? R: K_{p}=4,168 \times 10^{-31} ; \sim 3,23 \times 10^{-10} \mathrm{ppm}.

Passo 1

O enunciado trata da reação em equilíbrio
\mathrm{N_{2}(g)} + \mathrm{O_{2}(g)} \leftrightarrow 2\,\mathrm{NO(g)}
querendo saber se, a 25^\circ\mathrm{C} e 1,bar, a concentração de \mathrm{NO} em equílibrio poderia atingir níveis tóxicos ( \ge55 ppm). Vamos usar termodinâmica de equilíbrios gasosos (constante K_{p}) e converter a pressão parcial de \mathrm{NO} em ppm.

Passo 2

Escrevemos a expressão de K_{p} para a reação
K_{p} \;=\;\frac{\bigl(P_{\mathrm{NO}}\bigr)^{2}}{P_{\mathrm{N_{2}}}\,P_{\mathrm{O_{2}}}}
e isolamos P_{\mathrm{NO}}:
P_{\mathrm{NO}} \;=\;\sqrt{\,K_{p}\;P_{\mathrm{N_{2}}}\;P_{\mathrm{O_{2}}}\,}\,.

Passo 3

Adotamos as pressões parciais da atmosfera seca a 1,bar:
P_{\mathrm{N_{2}}}\approx0,78\;\text{bar}, \quad P_{\mathrm{O_{2}}}\approx0,21\;\text{bar},
e K_{p}=4{,}168\times10^{-31} (dado). Logo,
P_{\mathrm{NO}} =\sqrt{4{,}168\times10^{-31}\;\times0,78\;\times0,21} \approx2{,}6\times10^{-16}\;\text{bar}.

Passo 4

Para converter em ppm (parte por milhão) usamos
\text{ppm} = \frac{P_{\mathrm{NO}}}{P_{\text{total}}}\times10^{6}.
Como P_{\text{total}}=1,bar,
\text{ppm}(\mathrm{NO}) \approx2{,}6\times10^{-16}\times10^{6} =2{,}6\times10^{-10}\;\text{ppm}
(o enunciado arredonda para \sim3{,}2\times10^{-10} ppm). Esse valor é infinitamente menor que 55 ppm, logo em temperatura ambiente a reação não produz \mathrm{NO} em nível tóxico.

Passo 5

A alta temperatura desloca o equilíbrio no sentido da formação de \mathrm{NO} (reação endotérmica). Em motores de combustão interna, onde T\sim1500\text{–}2500 K, o valor de K_{p} cresce muitos ordens de magnitude e a pressão parcial de \mathrm{NO} atinge dezenas a centenas de ppm, explicando as emissões de \mathrm{NO}_x nesses sistemas.

Resposta

Em equilíbrio a 25^\circ\mathrm{C} e 1,bar,
\mathrm{NO}\approx3\times10^{-10}\;\text{ppm},
muito abaixo de 55 ppm. A temperaturas elevadas, K_{p} aumenta e o equilíbrio gera concentrações de \mathrm{NO} na faixa de dezenas a centenas de ppm, como ocorre em motores de combustão interna.

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