Questão 6) Bicarbonato de sódio sólido é usado como fermento químico porque se decompõe termicamente, formando gás carbônico, de acordo com a reação representada pela equação química:
Escreva a expressão matemática para a constante de equilíbrio expressa em termos de concentração (Kc) e em termos de pressões parciais (Kp).
Escreva a expressão matemática para a constante de equilíbrio expressa em termos de concentração (Kc) e em termos de pressões parciais (Kp).
Passo 1
O enunciado dá a reação
e pede duas coisas: a expressão da constante de equilíbrio em termos de concentrações (
) e a expressão em termos de pressões parciais (
). Informações relevantes fornecidas:
- As espécies
e estão no estado sólido . - As espécies
e estão no estado gasoso . - Os coeficientes estequiométricos são:
para (reagente), para , para e para .
Passo 2
Definição prática (passe a passo): para uma reação genérica
a constante de equilíbrio em termos de concentração é
onde
significa a concentração molar de
em mol·L^{-1}. Aqui cada expoente é o coeficiente estequiométrico correspondente. Importante: a presença de fases importa — para equilíbrios heterogêneos, a atividade de um sólido puro é tomada como
, por isso sólidos puros não aparecem explicitamente na expressão de
.
Passo 3
Aplicando isso à reação dada: os sólidos
e
têm atividade
e, portanto, são omitidos da expressão de
. Restam apenas os gases
e
, cada um com coeficiente estequiométrico
. Assim
onde
e
são as concentrações molares dos gases em mol·L^{-1}.
Passo 4
Agora
: para a mesma reação genérica, a constante em termos de pressões parciais é
onde
é a pressão parcial do componente
(em atm, bar ou outra unidade consistente). Novamente, pressões de sólidos e líquidos puros não aparecem (atividade
). Aplicando à nossa reação, os únicos termos gasosos são
e
com coeficientes
, então
onde
e
são as pressões parciais dos respectivos gases.
Passo 5
Comentário útil para a prova (prático e rápido): existe a relação entre
e
,
onde
é a constante dos gases ideais (por exemplo,
se usar atm),
é a temperatura em kelvin e
é a variação do número de mols gasosos (mols produtos gasosos menos mols reagentes gasosos). Nesta reação
, então
Isso é só para você relacionar as duas constantes se precisar calcular valores numéricos.