Uma mistura de cromato de potássio e dicromato de potássio encontra-se no seguinte estado de equilíbrio:
. a) Como a concentração de
será afetada com a adição de um ácido forte? b) E se for adicionada uma base forte? Justifique por meio da lei de Le Chatelier.
Passo 1
O enunciado apresenta o equilíbrio químico
Observações importantes (dados do enunciado):
- Há um provável erro tipográfico em
. Vou interpretar isso como dois íons (prótons) com coeficiente 2, ou seja a reação correta é
- Pergunta (a): O que acontece com a concentração de
se for adicionada uma base forte? (Notei que enunciado pede primeiro ácido; mantive a ordem do enunciado original:) - Pergunta (b): O que acontece com a concentração de
se for adicionada uma base forte? - Pede-se justificativa usando a lei de Le Chatelier.
Passo 2
Breve revisão didática da ideia central (lei de Le Chatelier) — em linguagem de prova, mastigada:
- A lei de Le Chatelier diz que, quando um sistema em equilíbrio é perturbado (mudança de concentração, pressão, temperatura), o equilíbrio desloca-se no sentido que tende a minimizar essa perturbação.
- Em particular, se você aumenta a concentração de uma espécie, o equilíbrio se desloca no sentido que consome essa espécie; se você diminui a concentração de uma espécie, o equilíbrio se desloca no sentido que a produz.
- Importante: a constante de equilíbrio
(para uma dada temperatura) não muda por adicionar reagentes ou produtos; muda apenas se alterar a temperatura.
Passo 3
Escrevendo a expressão da constante de equilíbrio (lei de ação das massas):
- Para a reação
a constante de equilíbrio
(escrita em termos de concentrações molares) é
- Aqui
denota concentração molar da espécie entre parênteses; é fixa (à temperatura dada). Essa expressão é útil para ver o efeito imediato de mudar .
Passo 4
Aplicando a ideia ao adicionar um ácido forte (ou seja, aumentar
):
- Se eu adiciono um ácido forte, a concentração de
aumenta instantaneamente. Isso faz o denominador da expressão de crescer ( aumenta), o que torna a razão menor que naquele instante (o quociente de reação ). - Pelo princípio de Le Chatelier, o sistema reage para restabelecer
: ele desloca o equilíbrio no sentido que consome . Pela estequiometria, consumir significa deslocar para a direita, produzindo e consumindo . - Conclusão: após adição de ácido forte, a concentração de
aumenta até atingir o novo equilíbrio.
(Explicação prática: o sistema “usa” os prótons extras para transformar cromato (
) em dicromato (
).)
Passo 5
Aplicando a ideia ao adicionar uma base forte (ou seja, diminuir
):
- Uma base forte reage com
e reduz sua concentração. Isso faz o denominador na expressão de diminuir ( menor), o que torna o quociente maior do que naquele instante ( ). - Pelo princípio de Le Chatelier, o sistema desloca-se no sentido que reponha
: isto é, desloca-se para a esquerda (consumir e produzir e ). - Conclusão: após adição de base forte, a concentração de
diminui até que o novo equilíbrio seja alcançado.
(Explicação prática: a base “tira” prótons do meio; o equilíbrio responde liberando prótons, convertendo dicromato de volta em cromato.)
Passo 6
Pequena nota experimental (útil para prova/visualização):
- Em solução aquosa essa reação está associada a mudança de cor:
é tipicamente amarelo e é tipicamente laranja. Assim, adicionar ácido tende a tornar a solução mais alaranjada (mais dicromato) e adicionar base tende a torná-la mais amarelada (mais cromato). Isso não é necessário para a justificativa teórica, mas ajuda a visualizar e a lembrar o efeito.
Resposta
a) A concentração de
aumenta.
b) A concentração de diminui.
b) A concentração de