Questão 3
O acetato de etila é um éster muito usado como solvente de vernizes. Em um recipiente de um litro, foram misturados meio mol de acetato de etila e um mol de água. Os compostos reagiram produzindo etanol e ácido acético, de acordo com a equação:
Depoís de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio; a concentração de ácido e de álcool medidos foram de
valor, aproximado, da constante de equilíbrio é:
a) 0,43
b) 0,87
c) 1,30
d) 2,60
e) 3,77
O acetato de etila é um éster muito usado como solvente de vernizes. Em um recipiente de um litro, foram misturados meio mol de acetato de etila e um mol de água. Os compostos reagiram produzindo etanol e ácido acético, de acordo com a equação:
a) 0,43
b) 0,87
c) 1,30
d) 2,60
e) 3,77
Passo 1
O enunciado dá a reação
e informa que num recipiente de
foram misturados
mol (ou seja,
mol) de acetato de etila e
mol de água. Depois do equilíbrio, as concentrações medidas do ácido acético e do etanol foram
As perguntas que o enunciado faz:
- Determinar o valor aproximado da constante de equilíbrio
para a reação, usando os dados fornecidos.
Informações relevantes do enunciado listadas de forma clara:
- Volume do sistema:
(logo concentração inicial em mol·L^{-1} = número de mols). - Concentração inicial do acetato de etila:
. - Concentração inicial da água:
. - Concentrações iniciais dos produtos (etanol e ácido) supõem-se
(não foram informadas outras quantidades iniciais). - Concentrações no equilíbrio:
e .
Passo 2
Vou montar uma tabela do tipo ICE (Initial, Change, Equilibrium) — é uma forma padrão e muito prática de organizar cálculos de equilíbrio químico. Explico a ideia antes de aplicar: colocamos as concentrações iniciais (I), a variação de concentração quando a reação caminha para o equilíbrio (C) expressa por uma variável
e as concentrações no equilíbrio (E) em função de
. Aqui a estequiometria é
, então a variação é simples.
Tabelinha:
Aqui
é a concentração (em
) dos produtos formados no equilíbrio. Pela estequiometria,
e
.]
Passo 3
O enunciado dá diretamente
e
. Pela tabela do Passo 2 isso significa que
Substituindo
nas expressões dos reagentes no equilíbrio:
Passo 4
Aqui vem uma verificação física/estequiométrica importante: concentrações (ou números de mols) não podem ser negativas. O valor calculado para
é
, o que é fisicamente impossível. Em termos simples: não é possível formar
mol·L^{-1} de produto se havia apenas
mol·L^{-1} do reagente limitante (ester) inicialmente — você não pode obter mais produto que o reagente que produz esse produto permite (salvo haver outro caminho ou fonte de reagente, o que não foi informado).
Portanto os dados fornecidos são inconsistentes: o valor medido de
excede a quantidade máxima que podia ser produzida a partir de
de éster num litro (o máximo seria
se todo o éster reagisse).
Passo 5
Explico didaticamente como se calcularia a constante de equilíbrio
caso os dados fossem consistentes. A expressão da constante de equilíbrio para essa reação (considerando concentrações molares) é:
Aqui cada símbolo significa:
-
: concentração molar do etanol no equilíbrio (em ); -
: concentração molar do ácido acético no equilíbrio; -
: concentração molar do acetato de etila no equilíbrio; -
: concentração molar da água no equilíbrio.
Se tivéssemos um valor válido de
com
, bastaria substituir
,
,
e
na fórmula e calcular:
Passo 6
Aplicando a observação do Passo 4: como o valor fornecido de
leva a uma concentração negativa de reagente, não é possível usar esses dados para calcular
. Ou seja, com os números tal como estão, não há uma solução fisicamente consistente.
Se o enunciado tivesse dado, por exemplo,
(um valor menor que
), aí poderíamos colocar
e calcular
o que ilustraria o procedimento e daria um
próximo da alternativa (d)
. Mas este cálculo foi só um exemplo de como proceder quando os dados fazem sentido; não podemos assumir que esse é o caso real dado pelo enunciado.
Resposta
Impossível determinar
com os dados fornecidos: a concentração de produto
excede a quantidade máxima que podia ser formada a partir de
de éster em
, levando a uma concentração negativa de reagente (dados inconsistentes).