A reação de decomposição do íon amônio é dada pela equação descrita abaixo. Com base em sua estequiometria e nos dados da tabela de variação de energia de Gibbs de formação apresentada, calcule a constante de equilíbrio ( K ) da reação a 298 K . (dado
)
\begin{tabular}{|c|c|}
\hline Espécies &
\
\hline
&
\
\hline
&
\
\hline
& 0 \
\hline
\hline Espécies &
\hline
\hline
\hline
\hline
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
- O enunciado pede: calcular a constante de equilíbrio
da reação à temperatura . - A reação (já balanceada) é:
- Dados da tabela (peguei estes valores da tabela fornecida):
-
- Constante dos gases fornecida:
. - Temperatura:
.
Passo 2
Explicar a relação que vou usar entre energia livre padrão da reação e os potenciais de formação.
- Para uma reação, a variação da energia livre padrão de reação
é a soma dos potenciais de formação dos produtos menos a soma dos potenciais de formação dos reagentes, ponderados pelos coeficientes estequiométricos:
- Aqui
e são os coeficientes estequiométricos (positivos para produtos, positivos para reagentes na soma separada acima). Todas as devem estar na mesma unidade (vou converter para quando necessário).
Passo 3
Calcular
usando a estequiometria da reação.
- Substituindo os valores:
- Colocando os números em
:
- Converter para joules por mol (porque
está em ):
Passo 4
Relacionar
com a constante de equilíbrio
e isolar
.
- A relação universal é:
- Aqui:
-
é a variação da energia livre padrão da reação (em ), -
é a constante dos gases ( ), -
é a temperatura absoluta (em ), -
é a constante de equilíbrio (adimensional).
-
- Isolando
:
Passo 5
Calcular numericamente
e
.
- Primeiro calcule o denominador:
- Agora
:
- Finalmente
:
Passo 6
Interpretação curta (para ajudar na prova):
muito pequeno significa que, em equilíbrio, a reação favorece fortemente o reagente
; a presença de
e
em solução nas condições padrão será muito baixa.