Questão 3 - Determine a constante de equilíbrio químico da dissociação da molécula da água a
. Essa reação ocorrerá, caso as concentrações de
e
?
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) determinar a constante de equilíbrio da dissociação da água à
; (2) verificar se, com as concentrações dadas
e
, a reação ocorrerá (isto é, se a dissociação segue no sentido de produzir mais íons ou não).
Informações relevantes fornecidas:
- Reação:
. - Temperatura:
. - Concentrações iniciais (dados):
e .
Passo 2
Definição da constante de equilíbrio para a reação e por que usamos
.
A expressão de equilíbrio geral para esta reação seria
Mas como
é o solvente (um líquido puro em excesso) a sua atividade é aproximadamente constante e pode ser incorporada na constante. Por convenção define-se a constante de ionização da água como
Ou seja, para soluções aquosas diluídas trabalhamos com
, que é a constante de equilíbrio efetiva para a autoionização da água.
Passo 3
Valor de
à
e por que.
É um valor bem conhecido e tabulado: à
,
Uma forma simples de entender: em água pura,
, logo
. Outra forma é via
a
.
Passo 4
Como decidir se a reação “vai ocorrer” com as concentrações dadas: usar o quociente de reação
.
Definição do quociente de reação para esta reação (na mesma forma de
):
Comparação:
- Se
→ reação tende a ocorrer para a direita (mais dissociação, formação de e ). - Se
→ já está em equilíbrio. - Se
→ reação tende a ocorrer para a esquerda (recombinação dos íons formando ).
Passo 5
Cálculo de
com os valores dados e comparação com
.
Calcular
:
Comparando com
:
logo
(especificamente
é 5 vezes maior que
).
Passo 6
Interpretação física e resposta à pergunta “essa reação ocorrerá?”
Como
, o sistema não está no equilíbrio para a dissociação; o excesso de íons faz com que o equilíbrio se desloque para a esquerda: os íons
e
tenderão a recombinar para formar
. Em termos simples: a dissociação adicional não ocorrerá — ao contrário, haverá tendência de formação de água até que o produto das concentrações atinja
.
(Observação pedagógica: repara que os valores dados de
e
não satisfazem
; por isso o sistema está fora do equilíbrio e se ajustará.)
Resposta
Não — pois