A reação da amônia com oxigênio, para a qual se tem um
igual a -1.531 kJ , tem-se a seguinte equação:
De acordo com o Princípio de Le Chatelier, o sistema ao ser perturbado tem uma tendência a reestabelecer o equilíbrio.
Escreva a expressão da constante de Equilíbrio da reação acima balanceada.
Algumas perturbações foram realizadas abaixo. Indique o que ocorrerá com o equilíbrio (deslocamento para reagentes ou produtos) no sistema em cada situação e justifique suas respostas baseado nas espécies que compõem o equilíbrio e os princípios de Le Chatelier.
c) Remoção de
do sistema.
De acordo com o Princípio de Le Chatelier, o sistema ao ser perturbado tem uma tendência a reestabelecer o equilíbrio.
c) Remoção de
Passo 1
Vamos deixar bem claro o que o enunciado dá e o que ele pede.
- Reação fornecida:
- Informação adicional:
(exotérmica). - O enunciado pede:
- Escrever a expressão da constante de equilíbrio para essa reação balanceada.
- Para a perturbação (c) — remoção de
do sistema — indicar se o equilíbrio se desloca para reagentes ou produtos e justificar com base nas espécies do equilíbrio e no Princípio de Le Chatelier.
Observação importante que vou usar depois: a água aparece como fase líquida
. Guarde isso — afeta como montamos a expressão de
e a resposta ao perturbá‑la.
Passo 2
Como se constrói a expressão da constante de equilíbrio (aula rapidinha e prática).
- Regra prática: para uma reação genérica
a constante de equilíbrio em termos de concentrações (
) é
Cada espécie gasosa ou em solução aparece com sua concentração (atividade aproximada) elevada ao coeficiente estequiométrico. No entanto, há uma exceção: para fases puras (sólidos e líquidos puros) usa‑se atividade ≈
e não se incluem explicitamente na expressão de
.
- Aplicando à nossa reação: os reagentes
e estão na fase gasosa e aparecem na expressão; também é gás e aparece; é líquida (fase pura) — sua atividade é 1 e, portanto, ela NÃO aparece explicitamente em .
Logo a expressão correta é
- Observação sobre
: se preferir a constante em termos de pressões parciais, a expressão análoga é
novamente sem
(porque a água está na fase líquida).
Expliquei o que cada símbolo significa:
-
= concentração mol/L da espécie ; -
= pressão parcial da espécie ; - expoentes = coeficientes estequiométricos da reação.
Passo 3
Princípio de Le Chatelier e o quociente de reação
— ferramentas para prever o sentido do deslocamento.
-
Princípio de Le Chatelier (versão curta): se um sistema em equilíbrio é perturbado (mudança de concentração, pressão, temperatura), ele tende a reagir de forma a contrariar essa perturbação, buscando restabelecer o equilíbrio.
-
Definição do quociente de reação
(mesma forma de mas com concentrações instantâneas):
Comparações:
- Se
: o sistema ainda pode formar mais produtos → desloca‑se para a direita (formar produtos). - Se
: excesso de produtos comparado ao equilíbrio → desloca‑se para a esquerda (formar reagentes). - Se
: está em equilíbrio.
Importante: como
é fase líquida pura, ela não aparece em
nem em
; sua atividade é tratada como
, salvo condições especiais que vou explicar.
Passo 4
Análise específica da perturbação (c): remoção de
do sistema.
Primeiro raciocínio direto pelo Princípio de Le Chatelier (forma habitual ensinada):
- Remover um produto tende a deslocar o equilíbrio no sentido de produzir mais desse produto. Assim, pela intuição, remover
faria o equilíbrio deslocar‑se para a direita (formar mais ).
Agora, a nuance física/termodinâmica que é muito importante:
- A água está indicada como
, ou seja, como um líquido puro. Em termodinâmica química a atividade de um líquido puro é aproximadamente e não entra na expressão de . Isso significa que pequenas remoções de água líquida, enquanto ainda houver fase líquida presente, NÃO alteram a atividade da água nem a expressão de . Consequência direta: uma pequena remoção de água líquida pura geralmente NÃO muda nem faz o sistema se deslocar — o equilíbrio permanece praticamente inalterado. - Em contraste, se a água não estiver como fase líquida pura (por exemplo, se estiver numa solução diluída onde a sua “concentração efetiva” muda quando se retira água, ou se a remoção for tão grande que esgota a fase líquida), então a atividade de
muda e a remoção efetivamente atua como retirar um produto do equilíbrio: nesse caso ficará menor que e o sistema desloca‑se para a direita para produzir mais .
Resumindo os dois cenários possíveis (sempre bom saber o porquê para a prova):
- Cenário A (mais comum em enunciados ideais):
é líquido puro e permanece como uma fase líquida significativa. Remover uma parte não muda sua atividade ( ) → NÃO HÁ deslocamento do equilíbrio apreciável. - Cenário B: remoção da água altera sua atividade (por exemplo, água em solução cujo teor muda significativamente, ou remoção completa da fase líquida) → o equilíbrio desloca‑se para a direita (formar mais produtos) para tentar repor
.
Passo 5
Um jeito prático de responder numa prova (curto e seguro): explique primeiro a regra geral e depois a ressalva técnica — isso mostra que você sabe a regra e também a nuance.
Exemplo de frase que vale resposta completa na prova:
- “Remover
tende a deslocar o equilíbrio para a direita (formar mais produtos), porque se retira um produto; entretanto, como está na fase líquida e sua atividade é tratada como , pequenas remoções de água líquida pura não alteram o equilíbrio. Se a remoção for suficiente para alterar a atividade da água (ou se a água estiver em solução), então o equilíbrio desloca‑se para a direita.”
Resposta
Se a água estiver como líquido puro e sua atividade permanecer ≈
: não há deslocamento apreciável do equilíbrio.
Se a remoção reduzir significativamente a atividade/concentração de (por exemplo em solução ou esgotando a fase líquida): o equilíbrio desloca‑se para a direita (formando mais produtos).
Se a remoção reduzir significativamente a atividade/concentração de