A reação de transformação do dióxido de carbono em monóxido de carbono, representada pela equação a seguir, é muito importante para alguns processos metalúrgicos.
\begin{aligned} \mathrm{C}(\mathrm{~s})+\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g}) \rightleftarrows & 2 \mathrm{CO}(\mathrm{~g}) \\\ & \Delta \mathrm{H}=174 \mathrm{~kJ} / \mathrm{mol} \text { de carbono } \end{aligned}
A constante de equilíbrio desta reação pode ser expressa, em termos de pressões parciais, como:
\mathrm{K}_{\mathrm{p}}=\frac{p(\mathrm{CO})^{2}}{p(\mathrm{CO}_{2})}
Qual é o efeito sobre este equilíbrio quando
adiciona-se carbono sólido?
Justifique suas respostas.

Passo 1

O enunciado trata da reação
\mathrm{C(s)} + \mathrm{CO_2(g)} \rightleftarrows 2\,\mathrm{CO(g)},
cuja constante de equilíbrio em termos de pressões parciais é
K_{p} = \frac{p(\mathrm{CO})^2}{p(\mathrm{CO_2})}.
Queremos analisar o que acontece no equilíbrio quando se adiciona mais carbono sólido.

Passo 2

Em termodinâmica de equilíbrios heterogêneos, a atividade de um sólido puro é definida como unidade constante. Por isso, nem a concentração nem a pressão do sólido aparecem na expressão de K_{p}. Colocar mais sólido não muda nenhuma das pressões parciais de \mathrm{CO} ou \mathrm{CO_2} necessárias para satisfazer
K_{p} = \frac{p(\mathrm{CO})^2}{p(\mathrm{CO_2})}.

Passo 3

Pelo Princípio de Le Chatelier, um sistema em equilíbrio não se desloca se for alterada apenas a quantidade de um sólido participante, já que isso não altera as atividades das fases gasosas. Portanto, as pressões de equilíbrio de \mathrm{CO} e de \mathrm{CO_2} permanecem as mesmas.

Resposta

A adição de carbono sólido não altera o equilíbrio; as pressões parciais de \mathrm{CO} e de \mathrm{CO_2} e, consequentemente, K_{p} permanecem inalterados.

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