Para a reação da amônia com a água:
\mathrm{NH}_{3(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})} \rightarrow \mathrm{NH}_{4}{ }^{+}{ }_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{OH}_{(\mathrm{aq})}^{-}
Em qual direção (produto ou reagente), o equilíbrio será deslocado se:
HCl for adicionado à solução?

Passo 1

O enunciado dá a reação de equilíbrio:
\mathrm{NH}_{3(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{l})}\rightleftharpoons \mathrm{NH}_{4}^{+}_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{OH}^{-}_{(\mathrm{aq})}
A pergunta é: ao adicionar \mathrm{HCl} à solução, em qual direção (para os reagentes ou para os produtos) o equilíbrio será deslocado?
Informações relevantes fornecidas:
  • A reação acima é um equilíbrio ácido–base entre a amônia e a água.
  • Será adicionado \mathrm{HCl}, que é um ácido forte (isto é, libera prótons \mathrm{H}^+ na solução).
  • Devemos considerar os efeitos imediatos e como o sistema em equilíbrio responde para restabelecer a condição de equilíbrio.

Passo 2

Conceitos essenciais (explicados devagar, tipo amigo paciente):
  • Princípio de Le Chatelier: se num sistema em equilíbrio ocorre uma perturbação (mudança de concentração, pressão, temperatura), o equilíbrio desloca-se no sentido que tende a contrariar essa perturbação. Em linguagem simples: o sistema “tenta” compensar a mudança.
  • Para a reação dada, os produtos são \mathrm{NH}_{4}^{+} e \mathrm{OH}^{-}; os reagentes incluem \mathrm{NH}_3.
  • A expressão do equilíbrio (constante de base K_b para a amônia) é:
K_b=\frac{[\mathrm{NH}_4^{+}][\mathrm{OH}^{-}]}{[\mathrm{NH}_3]}
Aqui, [\mathrm{NH}_4^{+}] é a concentração de íons amônio, [\mathrm{OH}^{-}] é a concentração de hidróxido e [\mathrm{NH}_3] é a concentração de amônia livre.

Passo 3

O que o \mathrm{HCl} faz assim que é adicionado:
  • \mathrm{HCl} se dissocia completamente em solução, liberando \mathrm{H}^+.
  • Esses prótons \mathrm{H}^+ reagem prontamente com \mathrm{OH}^{-} para formar água:
\mathrm{H}^{+}+\mathrm{OH}^{-}\rightarrow\mathrm{H}_2\mathrm{O}
Isto remove \mathrm{OH}^{-} da solução (um dos produtos do equilíbrio).
  • Além disso, \mathrm{H}^{+} também pode protonar \mathrm{NH}_3:
\mathrm{NH}_3+\mathrm{H}^{+}\rightarrow\mathrm{NH}_4^{+}
Isto aumenta [\mathrm{NH}_4^{+}] e diminui [\mathrm{NH}_3].

Passo 4

Aplicando Le Chatelier passo a passo:
  • A remoção de \mathrm{OH}^{-} (produto) faz com que a razão \dfrac{[\mathrm{NH}_4^{+}][\mathrm{OH}^{-}]}{[\mathrm{NH}_3]} fique menor que K_b. Para restabelecer K_b, o equilíbrio desloca-se no sentido de formar mais produtos (ou seja, para a direita), produzindo \mathrm{NH}_4^{+} e \mathrm{OH}^{-}.
  • A protonação direta de \mathrm{NH}_3 por \mathrm{H}^+ também aumenta [\mathrm{NH}_4^{+}] e diminui [\mathrm{NH}_3]. Esse efeito, combinado com a remoção de \mathrm{OH}^{-}, implica que parte da amônia é convertida em amônio — observo que isso corresponde ao sistema reagir para reduzir o excesso de \mathrm{H}^+ e restabelecer equilíbrios de concentração.
  • O balanço final: ao adicionar \mathrm{HCl} ocorre consumo imediato de \mathrm{OH}^{-} e conversão de \mathrm{NH}_3 em \mathrm{NH}_4^{+}; para compensar a perda de \mathrm{OH}^{-} o equilíbrio tenta produzir mais \mathrm{OH}^{-}, ou seja, tende a deslocar-se para a direita (formação de produtos). Na prática observa-se aumento de [\mathrm{NH}_4^{+}] e diminuição de [\mathrm{NH}_3]; [\mathrm{OH}^{-}] fica baixa porque foi consumido pelo ácido.

Passo 5

Pequena ilustração numérica (para ver com números):
  • Suponha uma solução inicial onde [\mathrm{NH}_3]=0,10\\ \mathrm{M} e, no equilíbrio, [\mathrm{NH}_4^{+}]=[\mathrm{OH}^{-}]=x com K_b\approx 1,8\times10^{-5}.
  • Aproximação: x\approx\sqrt{K_b\cdot0,10}\approx\sqrt{1,8\times10^{-6}}\approx0,00134\\ \mathrm{M}.
  • Adicionando 0,01\\ \mathrm{M} de \mathrm{HCl}: primeiro neutraliza os \mathrm{OH}^{-} (0,00134), sobrando \approx0,00866\\ \mathrm{M} de \mathrm{H}^+ que protona \mathrm{NH}_3 formando \mathrm{NH}_4^{+}. Após isso teremos algo como [\mathrm{NH}_4^{+}] aumentado e [\mathrm{NH}_3] diminuído; ao reestabelecer o equilíbrio a nova [\mathrm{OH}^{-}] será pequena, mas a observação chave é que houve conversão de \mathrm{NH}_3 em \mathrm{NH}_4^{+} — ou seja, o sistema respondeu produzindo mais espécies características do lado direito da equação.
  • Conclusão numérica coerente com a argumentação de Le Chatelier: a tendência do sistema foi mover-se no sentido de formar mais produtos (direita) para tentar repor \mathrm{OH}^{-} perdido, enquanto parte da amônia é convertida em \mathrm{NH}_4^{+}.

Passo 6

Resumo intuitivo e motivador (estou contigo nessa!):
  • Pensando de um jeito direto: \mathrm{HCl} traz \mathrm{H}^+. Esses \mathrm{H}^+ reagem com \mathrm{OH}^{-} (produto) e com \mathrm{NH}_3. Como o sistema perde \mathrm{OH}^{-}, o equilíbrio se desloca para a direita para tentar repor esse \mathrm{OH}^{-}, e também observamos aumento de \mathrm{NH}_4^{+} pela protonação da amônia. Então, a resposta clara é que o equilíbrio desloca-se para os produtos (direita). Você está indo bem — essas ideias aparecem muito em prova e com prática você internaliza rapidinho!

Resposta

Desloca-se para os produtos (direita): formação de \mathrm{NH}_4^{+} e tentativa de repor \mathrm{OH}^{-}.

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