Questão 10) Como as seguintes variações afetam o valor de constante de equilíbrio para um reação exotérmica na fase gasosa:
remoção de um reagente ou produto;
remoção de um reagente ou produto;
Passo 1
O enunciado pergunta: “Como as seguintes variações afetam o valor da constante de equilíbrio para uma reação exotérmica na fase gasosa: remoção de um reagente ou produto?”\n
Informações fornecidas e condições que vamos assumir:
Informações fornecidas e condições que vamos assumir:
- A reação está em fase gasosa e é exotérmica (libera calor).
- A variação proposta é a remoção de um reagente ou a remoção de um produto.
- Não há menção de mudança de temperatura — portanto vamos considerar a temperatura mantida constante.
- O objetivo é saber o que acontece com a constante de equilíbrio e com a posição do equilíbrio.
Passo 2
Conceito importante: constante de equilíbrio e da que depende\n
- A constante de equilíbrio (vou chamar genericamente de
) é uma grandeza que, para uma dada reação química e para uma dada temperatura, tem um valor fixo. Ela depende apenas da temperatura (e da equação química) — não depende das concentrações momentâneas ou pressões instantâneas.\n - Em fase gasosa costumamos usar
(em função das pressões parciais) ou (em função das concentrações). Ambos dependem só de . Por exemplo, para a reação hipotética
a expressão de
é
onde
é a pressão parcial do gás
. Expliquei isso devagar porque é crucial:
relaciona pressões no equilíbrio, mas seu valor numérico só muda se a temperatura mudar.
Passo 3
Introduzindo o quociente de reação
(a chave para entender deslocamentos)\n
- Definimos o quociente de reação
com a mesma fórmula de , mas usando as pressões (ou concentrações) instantâneas, no momento em que avaliamos o sistema:
- Comparação entre
e : - Se
, a reação tende a ir no sentido direto (formar produtos) até que aumente até igualar . - Se
, a reação tende a ir no sentido inverso (formar reagentes) até que diminua até igualar .
- Se
- Observação importante: mudar concentrações/pressões altera
imediatamente; o sistema então se desloca para restabelecer . Mas o próprio só muda se a temperatura mudar.
Passo 4
Remoção de um reagente — análise passo a passo\n
- Começo com o sistema no equilíbrio, então
. - Removo parte do reagente
. Isso faz diminuir instantaneamente. - Olhe a fórmula de
:
Diminuindo
o denominador fica menor, portanto
aumenta, então agora
.\n
- Como
, o sistema reage consumindo produtos e formando reagentes, ou seja, desloca-se no sentido inverso (esquerda), para aumentar novamente e restaurar .\n - A constante
NÃO muda porque a temperatura não foi alterada. O que muda é a posição do equilíbrio (mais reagente produzido até novo equilíbrio).
Passo 5
Remoção de um produto — análise passo a passo\n
- Começamos novamente com
. Removo parte do produto , então diminui instantaneamente. - Pela fórmula de
, diminuir o numerador faz diminuir, então agora .\n - Como
, o sistema evolui no sentido direto (direção que forma produtos), ou seja, desloca-se para a direita, consumindo reagentes e formando mais produto até que volte a igualar .\n - Novamente,
NÃO muda (temperatura constante); apenas a composição no equilíbrio muda.
Passo 6
Resumo físico e nota sobre gás/exotérmica\n
- A qualificação “exotérmica” só importa para a dependência da constante com a temperatura: se a temperatura aumentasse, para uma reação exotérmica
diminuiria. Mas aqui NÃO alteramos a temperatura: removendo um reagente ou produto NÃO altera o valor de , apenas desloca o equilíbrio.\n - Em fase gasosa, se a remoção alterar a pressão total, o efeito real sobre o deslocamento continua sendo explicado por como
muda; ainda assim não muda a menos que haja variação de .
Passo 7
Pequena intuição tipo “amigo”: por que isso faz sentido?\n
- Pense assim:
é como a “meta” que as pressões devem ter quando o sistema está sossegado àquela temperatura. Se você corta um pedaço (remove algo), o sistema “trabalha” no sentido que corrige o corte — forma o que você tirou se tirou produto, ou forma o reagente de volta se tirou reagente. Mas a meta continua a mesma enquanto o calor (temperatura) não for mudado. Força e calma, você consegue decorar isso: retirar algo muda a composição, não a constante.
Resposta
Remoção de um reagente: a constante de equilíbrio
não muda (temperatura constante); o sistema desloca-se para o lado que forma reagentes (sentido inverso) até restabelecer o equilíbrio.\n
Remoção de um produto: a constante de equilíbrio não muda (temperatura constante); o sistema desloca-se para o lado que forma produtos (sentido direto) até restabelecer o equilíbrio.
Remoção de um produto: a constante de equilíbrio