Questão 5 - Considere a reação
Admita que o sistema está em equilíbrio. O que ocorrerá ao número de mols de
no recipiente se:
For adicionado
For adicionado
Passo 1
O enunciado fornece a seguinte reação em equilíbrio:
Informações relevantes dadas:
- A reação está em equilíbrio antes de qualquer perturbação.
-
(o avanço no sentido da seta para a direita é endotérmico). - A perturbação considerada: é adicionado
ao recipiente.
O que o enunciado pede:
- Determinar o que ocorrerá com o número de mols de
no recipiente quando for adicionado.
Passo 2
Conceito-chave (explicado passo a passo): expressão do quociente de reação / constante de equilíbrio para gases.
Para gases, a expressão de equilíbrio (usando pressões parciais) é
onde cada
é a pressão parcial do gás
. Aqui:
-
é a constante de equilíbrio à temperatura dada (não muda se a temperatura não mudar). - Quando o sistema está em equilíbrio, o quociente de reação
tem exatamente o mesmo valor que :
Explicação didática:
é fixo para uma dada temperatura. Se algum
muda, inicialmente
fica diferente de
e o sistema responde para restaurar
.
Passo 3
Efeito imediato de adicionar
:
- Suponha que, no equilíbrio inicial, as pressões parciais sejam
, , , , com
- Ao adicionar um pouco de
, a pressão parcial do aumenta imediatamente para (com ). Os demais ainda são, instantaneamente, . - O novo quociente imediato é
- Como
, segue que . Ou seja, o sistema deixou de estar em equilíbrio com .
Passo 4
Como o sistema responde (princípio de Le Chatelier explicado):
- Regra prática: se
(quociente maior que a constante), a reação tenderá a seguir no sentido que reduz — isto é, no sentido que diminui o numerador e/ou aumenta o denominador da expressão de . - Para nossa reação, reduzir
significa favorecer a reação no sentido inverso (para a esquerda), porque a reação inversa consome (diminuindo ) e consome (diminuindo ), ao mesmo tempo produzindo e (aumentando e ). Isso tende a devolver para . - Em linguagem mais simples: ao adicionar
(produto), o equilíbrio se desloca para consumir esse excesso — desloca-se para a esquerda (formando reagentes).
Passo 5
Relação estequiométrica e variação do número de mols de
:
- Escrevendo a reação no sentido que consome
(reação para a esquerda):
- Observe a estequiometria: para cada
mol de consumido pela reação inversa, são produzidos mols de . - Se a adição de
faz o equilíbrio deslocar-se para a esquerda para consumir uma certa quantidade de (digamos mols de são consumidos), então a quantidade de aumenta em mols. - Em termos de pressões (usando um pequeno deslocamento
medido no sentido inverso): as variações são
Como
enquanto o sistema se ajusta,
, ou seja, a pressão parcial (e, portanto, o número de mols) de
aumenta.
Passo 6
Observações finais e incentivo:
- A explicação acima assume que a temperatura não foi alterada quando
foi adicionado; nesse caso permanece o mesmo e o deslocamento descrito ocorre até um novo equilíbrio. - O sinal de
apenas informa que o avanço para a direita é endotérmico; isso só afeta se a temperatura mudar (aumentar temperatura favoreceria o sentido endotérmico, por exemplo), mas como o problema não menciona mudança de temperatura, não precisamos usar para responder. - Eu sei que no começo parece muito regra de dedo, mas a forma prática é: adicionar produto → equilíbrio vai pro lado dos reagentes → reagentes aumentam; adicionar reagente → equilíbrio vai pro lado dos produtos → produtos aumentam. Relaxa: isso funciona na prova.