Preveja a direção na qual o equilíbrio irá se deslocar quando cada uma das mudanças ocorrerem.
\mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{4(\mathrm{~g})} \rightleftarrows 2 \mathrm{NO}_{2(\mathrm{~g})} \quad \Delta \mathrm{H}^{\circ}=+58 \mathrm{~kJ}
A pressão é aumentada a temperatura constante

Passo 1

O enunciado dá a reação e pede para prever a direção do deslocamento do equilíbrio quando a pressão é aumentada à temperatura constante. As informações explícitas são:
  • Reação: \mathrm{N_2O_4(g)} \rightleftarrows 2\,\mathrm{NO_2(g)}.
  • Variação de entalpia: \Delta H^\circ = +58\\ \mathrm{kJ}.
  • Condição: a pressão é aumentada mantendo a temperatura constante.
    A pergunta é: para qual lado o equilíbrio se desloca (formação de \mathrm{N_2O_4} ou de \mathrm{NO_2}) após o aumento da pressão?

Passo 2

Conceito-chave que vamos usar (explicado com calma): quando um sistema em equilíbrio é perturbado, ele tende a reagir de modo a reduzir a perturbação (Princípio de Le Chatelier). Aqui a perturbação é um aumento da pressão. Para equilibrar uma mudança de pressão, o sistema favorece a direção que reduz a pressão resultante — em termos práticos, a reação que produz menos mols de gás tende a ser favorecida quando a pressão total aumenta. Isso ocorre porque menos mols de gás ocupam menos volume (ou exercem menos pressão), então o deslocamento para o lado com menos mols compensa parcialmente o aumento de pressão.

Passo 3

Contagem de mols gasosos dos lados da reação (etapa crucial e simples):
  • Lado esquerdo (reagentes): \mathrm{N_2O_4(g)} tem 1 mol de gás.
  • Lado direito (produtos): 2\,\mathrm{NO_2(g)} tem 2 mols de gás.
    Portanto, o lado esquerdo tem menos mols gasosos ( 1 contra 2).

Passo 4

Aplicação direta da ideia: se a pressão total é aumentada por compressão (ou seja, reduz-se o volume a T constante), as pressões parciais dos gases aumentam proporcionalmente. Em termos do quociente de reação em pressão,
K_p=\frac{(P_{\mathrm{NO_2}})^2}{P_{\mathrm{N_2O_4}}}
é constante a uma dada temperatura. Se, por compressão, todas as pressões parciais inicialmente são multiplicadas por um fator \lambda>1, então o quociente momentâneo após a compressão fica
Q_p'=\frac{(\lambda P_{\mathrm{NO_2}})^2}{\lambda P_{\mathrm{N_2O_4}}}=\lambda\frac{(P_{\mathrm{NO_2}})^2}{P_{\mathrm{N_2O_4}}}=\lambda Q_p.
Como \lambda>1, obtemos Q_p'>Q_p. Se inicialmente estávamos em equilíbrio ( Q_p=K_p), então após a compressão Q_p'>K_p, e a reação tenderá a deslocar-se no sentido que diminui Q_p, ou seja, no sentido dos reagentes (sentido inverso), consumindo \mathrm{NO_2} e formando \mathrm{N_2O_4}. Em palavras: compressão (aumento de pressão via redução de volume) favorece o lado com menos mols de gás — aqui, o lado esquerdo.

Passo 5

Observação importante sobre como a pressão foi aumentada (muito pedido em provas): nem todo aumento de “pressão total” altera o equilíbrio da mesma maneira. Dois casos práticos:
  • Se a pressão aumenta por compressão (volume reduzido, T constante): as pressões parciais dos reagentes e produtos aumentam e o equilíbrio desloca-se para o lado com menos mols gasosos (a esquerda, formação de \mathrm{N_2O_4}).
  • Se a pressão aumenta por adição de um gás inerte a volume constante: as pressões parciais dos gases reagentes não mudam porque p_i = n_iRT/V e n_i e V dos reagentes permanecem os mesmos; só a pressão total aumenta por causa do gás inerte. Nesse caso, o equilíbrio NÃO se desloca (sem efeito sobre a posição do equilíbrio).
    Portanto, é sempre bom atentar qual procedimento físico foi usado para aumentar a pressão.

Passo 6

Comentário sobre a entalpia \Delta H^\circ=+58\\ \mathrm{kJ}: como a temperatura foi mantida constante, o caráter endotérmico da reação não força por si só um deslocamento — o efeito térmico seria relevante se a temperatura mudasse. Aqui a pergunta é apenas sobre aumento de pressão a T constante, então a informação de \Delta H^\circ não altera a conclusão sobre o efeito da pressão (mas é informação útil se a temperatura também mudasse).

Passo 7

Resumo final, de forma direta e pronta para a prova:
  • Se o aumento de pressão ocorrer por compressão (redução do volume) a T constante: o equilíbrio desloca-se para a esquerda, favorecendo a formação de \mathrm{N_2O_4} (lado com 1 mol de gás).
  • Se o aumento de pressão ocorrer por adição de um gás inerte a volume constante: não há mudança na posição do equilíbrio.

Resposta

Compressão (aumento de pressão por redução de volume): desloca-se para a esquerda, formação de \mathrm{N_2O_4}.
Adição de gás inerte a volume constante: sem deslocamento do equilíbrio.

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