Questão 1. Explique por que as afirmações feitas a seguir sobre o equilíbrio químico são incorretas:
A constante de equilíbrio é independente da temperatura.
A constante de equilíbrio é independente da temperatura.
Passo 1
O enunciado afirma que “a constante de equilíbrio é independente da temperatura”. O conteúdo aqui é equilíbrio químico em termodinâmica, e vamos precisar da relação entre energia livre de Gibbs e constante de equilíbrio, além da equação de Van\textquotesingle t Hoff.
Passo 2
A constante de equilíbrio
de uma reação é definida em termos das atividades (ou concentrações) dos produtos e reagentes no equilíbrio. Termodinamicamente, ela se relaciona com a variação de energia livre padrão
pela expressão
onde
é a constante universal dos gases e
a temperatura absoluta.
Passo 3
Repare que na equação acima
em geral depende de
. Para ver como
varia com
, derivamos em relação a
. Começamos escrevendo
onde
e
são entalpia e entropia padrão da reação, que podem ser aproximadas como constantes num intervalo de temperatura.
Passo 4
Derivando
em relação a
e usando
, chega-se \u00e0 equa\u00e7\u00e3o de Van\textquotesingle t Hoff:
Essa rela\u00e7\u00e3o mostra explicitamente que, sempre que
, a derivada
\u00e9 n\u00e3o nula, ou seja,
varia com
.
Passo 5
Conclusão: a afirmação “a constante de equilíbrio é independente da temperatura” só seria verdadeira se
. Como na imensa maioria das reações
,
depende de
. Portanto, a frase do enunciado está incorreta.
Resposta
A constante de equil\u00edbrio varia com a temperatura segundo a equa\u00e7\u00e3o de Van\textquotesingle t Hoff
logo, sempre que
,
depende de
.