Para a reação abaixo, a constante de equilíbrio é igual a 0,4 , a
. Na tabela abaixo, constam as concentrações de
e
, em cinco sistemas diferentes, todos a
. Dentre eles, qual o único sistema que se encontra em equilíbrio?
Sistema
I
II
III
IV
0,9
2,9
1,2
1,0
2,4
Concentrações
(mol/L)
0,54
0,3
0,4
1,2
0,6
0,54
| Sistema | ||||||||
| I | II | III | IV | |||||
| 0,9 | 2,9 | 1,2 | 1,0 | 2,4 | ||||
|
|
0,54 | 0,3 | 0,4 | 1,2 | |||
|
|
0,6 | 0,54 | ||||||
Passo 1
O enunciado pede: entre cinco sistemas (todos a
) decidir qual é o único que se encontra em equilíbrio para a reação
sabendo que a constante de equilíbrio é
(a
).
Da tabela fornecida eu extraí os valores que aparecem legíveis: para o Sistema I está na tabela e
(peguei esses dois valores da tabela). Para o Sistema II está na tabela
e
(peguei esses dois valores da tabela).
Observação importante sobre a tabela: os demais campos da tabela (os dados para os outros sistemas) estão ambíguos/incompletos no texto recebido — há linhas e colunas desalinhadas e não há um par claro e
para cada um dos demais três sistemas. Portanto não tenho, de forma inequívoca, todos os pares de concentrações necessários para avaliar os Sistemas III, IV e V. Estou declarando explicitamente que peguei os números citados acima da tabela, e que o restante da tabela está ambíguo/incompleto.
Da tabela fornecida eu extraí os valores que aparecem legíveis: para o Sistema I está na tabela
Observação importante sobre a tabela: os demais campos da tabela (os dados para os outros sistemas) estão ambíguos/incompletos no texto recebido — há linhas e colunas desalinhadas e não há um par claro
Passo 2
Conceito que vamos usar (explicação didática e passo a passo). Para uma reação com este balanço estequiométrico,
a constante de equilíbrio em termos de concentrações (
) é dada por:
Aqui:
-
é a concentração molar de no sistema (em ); -
é a concentração molar de no sistema (em ); - o expoente
em vem do coeficiente estequiométrico na frente de .
Na prática de prova: para verificar se um sistema está em equilíbrio você calcula o quociente de reação (também chamado
) com as concentrações iniciais:
Se
o sistema está em equilíbrio. Se
a reação tende a formar mais produtos (desloca para a direita). Se
a reação tende a formar mais reagente (desloca para a esquerda). Simples assim — então basta calcular
para cada sistema e comparar com
.
Passo 3
Aplicando a fórmula ao Sistema I (valores lidos da tabela:
,
). Primeiro calculamos
:
Agora calculamos
:
Para dividir
por
é útil multiplicar numerador e denominador por
(para tirar decimais):
. Simplificando por
obtemos
. Portanto
Comparando com
, temos
. Logo o Sistema I não está em equilíbrio (tende a formar mais
, deslocamento para a esquerda).
Passo 4
Aplicando ao Sistema II (valores lidos da tabela:
,
). Primeiro
:
Para calcular
podemos calcular
e colocar a vírgula corretamente:
. Agora:
Multiplicando numerador e denominador por
obtemos
. Portanto
Comparando com
:
. Logo o Sistema II também não está em equilíbrio (desloca para a esquerda).
Passo 5
Sobre os Sistemas III, IV e V: com a tabela que você enviou os pares
e
para esses sistemas não ficam claros de forma inequívoca (há menos valores do que colunas, e os números parecem desalinhados). Como a verificação exige conhecer tanto
quanto
para cada sistema, não é possível calcular
para os restantes com segurança a partir dos dados ambíguos. Portanto não posso afirmar qual (se algum) desses sistemas está em equilíbrio sem os pares de concentrações corretos e alinhados.
Passo 6
Resumo do que deu para verificar com segurança: dos sistemas cujos pares de concentrações eu consegui ler sem ambiguidade (Sistema I e Sistema II), nenhum está em equilíbrio porque:
Como os dados dos demais sistemas estão incompletos/ambíguos na tabela recebida, não é possível identificar o único sistema em equilíbrio apenas com o que foi fornecido.
Resposta
Não é possível determinar qual o único sistema em equilíbrio com os dados fornecidos: os Sistemas I e II (os únicos com pares
e
legíveis) não estão em equilíbrio (
e
, ambos diferentes de
), e os demais sistemas têm dados ambíguos/incompletos na tabela.