Qual a relação entre as velocidades direta e inversa no equilíbrio químico?

Passo 1

Beleza, então a questão pergunta: “Qual a relação entre as velocidades direta e inversa no equilíbrio químico?” Isso é parte de Cinética Química e Equilíbrio Químico. Para resolver, a gente vai precisar saber o que é velocidade de reação (como se calcula pelo produto da constante de velocidade e concentrações) e o que rola quando o sistema chega ao equilíbrio (neto de velocidades é zero).

Passo 2

Primeiro, vamos definir a velocidade direta (v_d) e a inversa (v_i) de uma reação genérica, digamos:
A + B ⇌ C + D
Segundo a teoria de velocidade de reação,
v_d = k_d · [A]^a · [B]^b
v_i = k_i · [C]^c · [D]^d
onde k_d e k_i são as constantes de velocidade direta e inversa, e os colchetes “[ ]” indicam concentrações dos reagentes ou produtos, elevadas aos seus coeficientes estequiométricos a, b, c e d.

Passo 3

No equilíbrio químico, não há variação líquida das concentrações—isso significa que a taxa de formação dos produtos é exatamente igual à taxa de consumo deles. Em termos de velocidades:
v_d = v_i
Ou seja, a velocidade com que A e B se convertem em C e D é igual à velocidade com que C e D voltam para A e B.

Passo 4

Se a gente dividir os dois lados da equação v_d = v_i pelas expressões de concentrações, chega em:
k_d / k_i = ([C]^c · [D]^d) / ([A]^a · [B]^b)
E esse quociente das concentrações no equilíbrio é justamente a constante de equilíbrio K_eq. Então temos também:
K_eq = k_d / k_i

Resposta

No equilíbrio químico vale que
  1. v_d = v_i
  2. a constante de equilíbrio é a razão das constantes de velocidade:
Keq ;=;kdki

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