Questão 8) Considere o equilíbrio a
, em recipiente fechado.
Escreva a expressão da constante de equilíbrio da reação. Preveja, justificando, qual será o efeito da adição ao sistema em equilíbrio de:
mais
;
Escreva a expressão da constante de equilíbrio da reação. Preveja, justificando, qual será o efeito da adição ao sistema em equilíbrio de:
mais
Passo 1
O enunciado dá a reação em equilíbrio, a
, em recipiente fechado:
As perguntas são:
- Escrever a expressão da constante de equilíbrio da reação.
- Prever e justificar o efeito da adição de mais
ao sistema em equilíbrio.
Informações relevantes dadas: a reação está em equilíbrio à, o recipiente é fechado, e sabemos quais espécies são sólidas e quais são gasosas na equação.
Passo 2
Conceito útil (aula rápida e prática): para uma reação geral
a constante de equilíbrio
é escrita em termos das atividades
como
O que é atividade? É uma medida “efetiva” da concentração que aparece na termodinâmica; para gases ideais usamos a atividade igual à pressão reduzida pela pressão padrão:
onde
é a pressão padrão (tipicamente
). Para sólidos puros (e líquidos puros) a atividade é definida como
. Expliquei isso para você conseguir aplicar sem erro: sólidos puros não aparecem na expressão porque sua atividade é constante e igual a 1, independentemente da massa presente.
Passo 3
Aplicando isso diretamente à reação dada: os sólidos são
e
, cujas atividades valem
. As espécies gasosas são
e
. Então a expressão geral em termos de atividades é
Como
e
, isso simplifica para
Passo 4
Agora escrever em termos de pressões parciais (forma
), usando
:
Os fatores
elevadas a potências iguais cancelam, então a forma prática fica
Você pode também escrever de forma compacta
Isso responde a primeira parte (a expressão da constante).
Passo 5
Agora sobre o efeito de adicionar mais
: use o princípio de Le Châtelier junto com o fato das atividades dos sólidos. Leitura passo a passo:
- A constante
depende somente da temperatura; como a temperatura é mantida em , não muda pela adição de reagentes ou produtos. - Na expressão de equilíbrio os sólidos não aparecem (suas atividades são
e não dependem da quantidade). Portanto, aumentar a massa de não altera nenhuma atividade/pressão envolvida na expressão de . - Como as pressões parciais dos gases (
e ) não são diretamente alteradas pela adição de mais material sólido (num recipiente rígido e fechado, e assumindo que o sólido não ocupa volume gasoso significativo nem altera a temperatura), não há perturbação na concentração efetiva dos componentes gasosos que forçaria um deslocamento de equilíbrio.
Conclusão: adicionar mais
não provoca deslocamento do equilíbrio nem altera
. (Obs.: somente se houvesse alguma outra mudança — por exemplo, variação de temperatura, ou se o sólido fizesse algo incomum como reagir de outra forma ou alterar volume do sistema gasoso — poderia haver efeito; mas esses casos não foram dados no enunciado.)
Resposta
Nenhum efeito; a adição de mais
não desloca o equilíbrio.