Observe o seguinte equilíbrio:
Marque a(s) alternativa(s) que causariam a diminuição da constante de equilíbrio (
):
Quando se aumenta a concentração do dióxido de enxofre.
Quando se diminui a concentração do trióxido de enxofre.
Quando se aumenta a pressão do sistema.
Quando se aumenta a temperatura do sistema.
Quando se diminui a temperatura do sistema.
Considerando o equilíbrio
e seguindo o Princípio de Le Chatelier, coloque a letra “E” nas alternativas em que o equilíbrio químico é deslocado para a esquerda e “D” quando ele é deslocado para a direita:
(d ) diminui-se a temperatura do sistema.
(d) aumenta-se a pressão do sistema.
(e ) adiciona-se dióxido de enxofre ao sistema.
( e ) retira-se gás oxigênio do sistema.
(não se desloca ) adiciona-se um gás inerte ao sistema, sem alterar o volume do sistema.
Quando se diminui a concentração do trióxido de enxofre.
Quando se aumenta a pressão do sistema.
Quando se aumenta a temperatura do sistema.
Quando se diminui a temperatura do sistema.
Considerando o equilíbrio
e seguindo o Princípio de Le Chatelier, coloque a letra “E” nas alternativas em que o equilíbrio químico é deslocado para a esquerda e “D” quando ele é deslocado para a direita:
(d ) diminui-se a temperatura do sistema.
(d) aumenta-se a pressão do sistema.
(e ) adiciona-se dióxido de enxofre ao sistema.
( e ) retira-se gás oxigênio do sistema.
(não se desloca ) adiciona-se um gás inerte ao sistema, sem alterar o volume do sistema.
Passo 1
O enunciado contém duas partes distintas:
Parte A — Pergunta direta sobre a constante de equilíbrio
para o equilíbrio
São dadas as alternativas (em palavras). A pergunta: quais dessas alterações causariam a diminuição de
?
As alternativas listadas são:
- Quando se aumenta a concentração do dióxido de enxofre.
- Quando se diminui a concentração do trióxido de enxofre.
- Quando se aumenta a pressão do sistema.
- Quando se aumenta a temperatura do sistema.
- Quando se diminui a temperatura do sistema.
Parte B — Para o equilíbrio
pede-se, aplicando o Princípio de Le Chatelier, indicar para cada alteração se o equilíbrio se desloca para a esquerda (marcar com “E”) ou para a direita (marcar com “D”), ou se não se desloca:
- diminui-se a temperatura do sistema.
- aumenta-se a pressão do sistema.
- adiciona-se dióxido de enxofre ao sistema.
- retira-se gás oxigênio do sistema.
- adiciona-se um gás inerte ao sistema, sem alterar o volume do sistema.
Informações relevantes dadas:
- Ambas as reações apresentam
(são exotérmicas). - Para a Parte B: contador de mols gasosos de cada lado (vai ser útil calcular).
- A pergunta pede aplicação da dependência de
com temperatura (Parte A) e aplicação direta do Princípio de Le Chatelier (Parte B).
Passo 2
Conceito fundamental sobre
e o que altera a constante de equilíbrio.
Explicação didática: a constante de equilíbrio
é definida pelas concentrações molares dos produtos e reagentes na condição de equilíbrio. Por exemplo, para a reação da Parte A:
a expressão de
é
Aqui cada
é a concentração molar no equilíbrio. Importante: alterações instantâneas nas concentrações ou pressões deslocam o equilíbrio (fazem a reação evoluir até um novo equilíbrio), mas não mudam o valor de
— desde que a temperatura permaneça a mesma.
Por que a temperatura muda
? A relação termodinâmica que liga
e a energia livre padrão é
e
depende da entalpia e entropia padrão segundo
Derivando (ou usando a equação de van 't Hoff) obtém-se a forma prática
Interpretação direta: se
(reação exotérmica), o numerador é negativo, logo
. Isso significa que ao aumentar
a quantidade
diminui, portanto
diminui; ao diminuir
,
aumenta. Conclusão útil e direta: somente a temperatura altera o valor de
; mudanças de concentração ou pressão movem o equilíbrio mas não alteram
(se
for mantido fixo).
Vou reforçar com um exemplo simples: imagine um equilíbrio com
a
. Se eu dobrar a concentração inicial de um reagente, a mistura reagirá até restabelecer o equilíbrio e no novo equilíbrio a razão das concentrações ainda satisfará
(a posição mudou, mas a constante não). Se eu aquecer a mesma mistura, o valor numérico de
mudará (porque
aparece na equação acima).
Passo 3
Aplicação direta à Parte A (quais alternativas diminuem
?).
Usando o que vimos:
- Alterações de concentração (aumentar
ou diminuir ) deslocam o equilíbrio imediatamente (muda o quociente de reação ), mas não mudam a constante enquanto a temperatura for mantida fixa. Portanto essas alterações NÃO diminuem . - Aumento de pressão do sistema (por compressão) também não altera
se a temperatura não for alterada; pode deslocar o equilíbrio (para o lado com menos mols gasosos), mas permanece o mesmo (novamente: depende de ). - Aumento da temperatura: pela equação de van 't Hoff e como
, ao aumentar teremos menor (pois ). - Diminuição de temperatura: para
, reduzir faz aumentar.
Portanto, entre as alternativas dadas, a única que causa diminuição de
é: aumento da temperatura do sistema.
Passo 4
Agora Parte B — aplicar o Princípio de Le Chatelier passo a passo, com explicações e exemplos práticos.
Primeiro, identifique se a reação produz ou consome calor. A reação dada tem
: é exotérmica (libera calor). Muitas vezes é útil pensar em “calor como produto” para reações exotérmicas: adicionar calor desloca para o lado dos reagentes (esquerda), remover calor desloca para o lado dos produtos (direita).
Também é útil contar mols gasosos em cada lado porque alterações de pressão (variando volume) afetam o equilíbrio em função do número de mols gasosos:
- Lado dos reagentes:
→ total mols gas. - Lado dos produtos:
→ total mols gas.
Regra prática para pressão (se o aumento de pressão é feito reduzindo o volume): o equilíbrio desloca-se para o lado com menor número de mols gasosos.
Agora analisar cada alteração:
- Diminui-se a temperatura do sistema.
- A reação é exotérmica. Diminuir
é retirar calor do sistema; o sistema tende a reagir de modo a produzir mais calor — isto é, deslocar-se para o lado que libera calor, que é o lado dos produtos (direita). Portanto: desloca-se para a direita (“D”).
- Aumenta-se a pressão do sistema.
- Aumento de pressão (por exemplo diminuindo volume) favorece o lado com menos mols gasosos. Aqui produtos têm
mols gas e reagentes mols gas; logo o equilíbrio desloca-se para os produtos (direita). Portanto: “D”.
(Observação didática: se o aumento de pressão fosse feito aumentando a pressão total com um gás inerte mantendo volume constante, o efeito é diferente — ver último item.)
- Adiciona-se dióxido de enxofre ao sistema.
-
é um produto nesta reação. Adicionar produto aumenta sua concentração/pressão parcial; pelo Princípio de Le Chatelier o equilíbrio tenta consumir o excesso, deslocando-se para a esquerda (formando reagentes). Portanto: “E”.
- Retira-se gás oxigênio do sistema.
-
é reagente. Retirar um reagente faz o sistema tentar repor esse reagente, ou seja, o equilíbrio desloca-se para a esquerda (para produzir mais ). Portanto: “E”.
- Adiciona-se um gás inerte ao sistema, sem alterar o volume do sistema.
- Em termos de pressões parciais,
. Se o volume e as quantidades dos reagentes/produtos não mudam, as pressões parciais dos gases reagentes/produtos permanecem iguais apesar do aumento da pressão total; o gás inerte aumenta a pressão total mas não altera as pressões parciais nem as concentrações dos participantes químicos. Logo não há perturbação no quociente de reação e o equilíbrio NÃO se desloca. Portanto: “não se desloca”.
Passo 5
Resumo e reforço rápido (pequeno lembrete para a prova):
- A constante
depende somente da temperatura. Se a reação for exotérmica ( ), aumentar diminui ; diminuir aumenta . - Para deslocamentos: adiciona-se produto → desloca para a esquerda; remove-se reagente → desloca para a esquerda; aumentar pressão favorece o lado com menos mols gas; adicionar gás inerte a volume constante não altera o equilíbrio.
Resposta
Quando se aumenta a temperatura do sistema.
diminui-se a temperatura do sistema: D
aumenta-se a pressão do sistema: D
adiciona-se dióxido de enxofre ao sistema: E
retira-se gás oxigênio do sistema: E
adiciona-se um gás inerte ao sistema, sem alterar o volume do sistema: não se desloca
aumenta-se a pressão do sistema: D
adiciona-se dióxido de enxofre ao sistema: E
retira-se gás oxigênio do sistema: E
adiciona-se um gás inerte ao sistema, sem alterar o volume do sistema: não se desloca