Questão 1. Explique por que as afirmações feitas a seguir sobre o equilíbrio químico são incorretas:
A constante de equilíbrio varia com a concentração das espécies.
A constante de equilíbrio varia com a concentração das espécies.
Passo 1
O enunciado afirma que “a constante de equilíbrio varia com a concentração das espécies”. Isso diz respeito ao conteúdo de equilíbrio químico e à lei de ação de massas, segundo a qual, para a reação genérica
definimos a constante de equilíbrio
em termos das concentrações no equilíbrio.
Passo 2
Pela lei de ação de massas, a constante de equilíbrio para a reação acima é
onde
é a concentração de equilíbrio da espécie
. Note que essa expressão envolve as concentrações no equilíbrio, não as iniciais.
Passo 3
A verdadeira dependência de
é com a temperatura. Do ponto de vista termodinâmico,
onde
é a variação de energia livre padrão da reação a temperatura
. Assim, ao manter
constante,
e
fixos,
também permanece fixo.
Passo 4
Se mudarmos as concentrações iniciais de
,
,
ou
, o sistema desloca-se (pela regra de Le Chatelier) até restabelecer o equilíbrio, ajustando
,
,
,
para que o quociente
volte a igualar
. Mas
em si não se altera por causa dessa mudança de concentração.
Resposta
A constante de equilíbrio não varia com as concentrações iniciais das espécies; ela depende exclusivamente da temperatura (e, para gases, da pressão padrão), pois está ligada à energia livre padrão da reação através de