Para a reação entre gases ideais
, afirme se o equilíbrio se desloca para a direita, para a esquerda, ou não se desloca, quando é feita cada uma das seguintes mudanças em uma mistura em equilíbrio a
. Você pode consultar os dados do Apêndice.
é diminuído a
constante.
Passo 1
O enunciado dá a reação entre gases ideais
e pergunta o que acontece com o equilíbrio quando o volume da mistura em equilíbrio é diminuído, à temperatura constante de
.
e pergunta o que acontece com o equilíbrio quando o volume
Informações relevantes extraídas do enunciado:
- A reação em equilíbrio químico é
. - Todas as substâncias são gases ideais.
- A temperatura é mantida constante (
). - A alteração aplicada é: diminuir o volume
(ou seja, comprimir o sistema). - Pergunta: o equilíbrio desloca-se para a direita, para a esquerda, ou não se desloca?
Passo 2
Conceitos importantes que vamos usar (explicados calmamente):
- Constante de equilíbrio em pressão,
: é dada, para esta reação, por
onde
é a pressão parcial do gás
. Importante:
depende somente da temperatura; se
é constante,
não muda.
- Quociente da reação em termos de pressões,
: tem a mesma forma de mas usa as pressões no instante considerado:
Comparando
com
dizemos:
- se
→ reação vai para a direita (formar produtos); - se
→ reação vai para a esquerda (formar reagente); - se
→ já está em equilíbrio.
- Lei dos gases ideais (relaciona pressão e volume): para um gás ideal, à mesma temperatura e mesma quantidade de mols,
Ou seja, se o volume diminui, as pressões parciais aumentam na mesma proporção (assumindo que o número de mols de cada espécie não muda instantaneamente).
Passo 3
Vamos ver o efeito imediato da diminuição de
sobre as pressões parciais.
Suponha que o volume seja reduzido por um fator
com
(por exemplo, cortar o volume pela metade corresponde a
). As pressões parciais iniciais no equilíbrio satisfazem
Depois da compressão (redução do volume), cada pressão parcial aumenta na razão
, isto é:
Passo 4
Calculemos o novo quociente
logo após a diminuição de
:
Como
, temos
. Portanto
Passo 5
Interpretação do resultado: logo após a compressão temos
. Pela regra de comparação entre
e
, quando
o sistema desloca-se no sentido que reduz o valor de
, ou seja, desloca-se para a esquerda (formando mais
) até que as pressões mudem e
volte a igualar
.
Uma explicação alternativa — mais intuitiva pela regra de Le Chatelier: diminuir o volume aumenta a pressão total; o sistema reage de modo a diminuir essa perturbação, favorecendo o lado com menos mols de gás. Aqui o lado esquerdo tem
mol gasoso (
) e o direito tem
mols gasosos (
). Então a compressão favorece o lado de menor número de mols — isto é, o sentido esquerdo.
Resposta
Desloca-se para a esquerda (formação de
).