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 adicionado a
e
constantes.
Passo 1
O enunciado dá a reação em equilíbrio
e pede para afirmar se o equilíbrio se desloca para a direita, para a esquerda, ou não se desloca quando é adicionado
mantendo
e
constantes. Informações relevantes fornecidas:
- A mistura está em equilíbrio a
(a temperatura é constante). - O volume
do recipiente é mantido constante. - Gás inerte
é adicionado (ou seja, são adicionadas só partículas inertes, que não reagem). - Não se altera o número de mols das espécies reativas
quando o He é adicionado.
Passo 2
Vamos escrever a expressão da constante de equilíbrio em termos de pressões parciais (coeficiente este que depende só da temperatura):
Explicando:
é a constante de equilíbrio em pressões para essa reação; cada
representa a pressão parcial da espécie
. Importante:
depende apenas da temperatura
. Como
é mantida,
não muda quando adicionamos
.
Passo 3
Agora precisamos saber como a adição de
afeta as pressões parciais
,
e
.
Pela lei dos gases ideais, a pressão parcial de cada componente ideal é dada por
Pela lei dos gases ideais, a pressão parcial de cada componente ideal é dada por
onde:
-
é a pressão parcial da espécie , -
é o número de mols da espécie , -
é a constante universal dos gases, -
é a temperatura absoluta, -
é o volume do recipiente.
Essa fórmula decorre do fato de que cada gás ideal exerce a pressão que teria sozinho ocupando o mesmo volumeà mesma .
Passo 4
Quando adicionamos
a
e
constantes, o que muda é o número total de mols no recipiente, pois somamos
. Mas os números de mols das espécies reativas
não mudam instantaneamente pela adição do gás inerte (não há reação com He). Portanto, para cada espécie reativa
temos, antes e depois da adição,
Logo
: as pressões parciais das espécies reativas permanecem iguais ao adicionar o gás inerte, pois
,
e
são os mesmos para cada espécie.
Passo 5
Se as pressões parciais dos reagentes e produtos não mudam, o quociente de reação em pressões
(que tem a mesma forma que
) também não muda no momento da adição:
Como
permanece igual a
(e
não muda porque
não mudou), o sistema não sofre um “deslocamento” de equilíbrio — não há força que obrigue o equilíbrio a se deslocar para restabelecer
, pois já eram iguais antes e depois. Em linguagem de Le Chatelier: a adição de um gás inerte a volume constante não altera as variáveis que aparecem na expressão de
(as pressões parciais das espécies), então o equilíbrio não se desloca.
Passo 6
Comentário adicional (útil para a prova): se, em vez de manter
constante, tivéssemos mantido a pressão total
constante ao adicionar
, o volume aumentaria e as pressões parciais das espécies reativas mudariam — nesse caso o equilíbrio se deslocaria. Para essa reação em particular, como há aumento de mols gasosos ao ir para a direita (
), uma diminuição nas pressões parciais favoreceria a formação do lado com mais mols (direita). Mas esse parêntese é só para contraste; não se aplica aqui porque no enunciado
foi mantido constante.
Resposta
Não se desloca.