A reação de ionização do ácido clorídrico,
, processa-se a
e 1 atm. São conhecidos os valores
e
.
A constante de equilíbrio dessa reação é igual a:
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
O enunciado pede a constante de equilíbrio da reação
nas condições
e
. São fornecidos:
A pergunta é: qual das alternativas corresponde à constante de equilíbrio
(apresentadas como exponenciais)?
Passo 2
Conceito fundamental que vamos usar: a relação entre energia livre de Gibbs padrão e a constante de equilíbrio é
Explicando devagar:
é a variação de energia livre padrão da reação (em J/mol),
é a constante dos gases ideais (em
),
é a temperatura absoluta (em K) e
é a constante de equilíbrio adimensional. Essa fórmula vem da condição de equilíbrio termodinâmico — quando a reação está em equilíbrio, a energia livre é mínima e relaciona-se com a razão das atividades das espécies reativas, que dá
.
Passo 3
Primeiro passo prático: calcular
a partir de
e
usando
Aqui cada termo precisa estar nas mesmas unidades. Então converto
para joules por mol:
A temperatura
em kelvin é
Passo 4
Agora calculo
. Temos
, então
Faço a multiplicação (mostrando passo a passo):
logo
Como
é negativo,
Passo 5
Agora calculo
:
Arredondando razoavelmente:
Passo 6
Usamos agora
para obter
:
Escolho
(valor usual). Calculamos o denominador:
Passo 7
Agora a divisão para
:
Arredondando conforme as alternativas (duas casas decimais usadas nas opções), isso dá
.
Passo 8
A constante
é então
Comparando com as alternativas dadas, a opção que corresponde é a que apresenta
.
Resposta
(c)