Para o sistema
, discuta o que ocorre com o equilíbrio quando:
(b) aumenta-se a temperatura;
(b) aumenta-se a temperatura;
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que ele pede.
- Reação dada:
. - Informação termodinâmica:
. Isso significa que o processo direto (formação de ) é exotérmico — libera calor. - Pergunta: o que acontece com o equilíbrio quando se aumenta a temperatura?
Passo 2
Intuição via princípio de Le Châtelier (explicação didática e simples).
- O princípio de Le Châtelier diz, em linguagem coloquial, que se a gente perturba um sistema em equilíbrio, ele reage de modo a minimizar a perturbação.
- Aqui a perturbação é aumentar a temperatura: adicionar calor ao sistema.
- Como a reação direta é exotérmica (libera calor), podemos pensar no calor como “um produto” dessa reação: a equação simbólica é equivalente a
- Se eu adiciono calor (aumentando
), o equilíbrio tende a consumir esse calor — ou seja, desloca-se no sentido endotérmico, que é o sentido inverso (para a esquerda), produzindo menos e mais reagentes. - Resumindo a intuição: para uma reação exotérmica, aumentar
desloca o equilíbrio para os reagentes (esquerda).
Passo 3
Rigor via constante de equilíbrio
e a equação de van ’t Hoff (aqui dou a fórmula e explico cada termo).
- A constante de equilíbrio
depende da temperatura. A relação diferencial importante é a equação de van ’t Hoff: - Onde:
-
é a constante de equilíbrio (adimensional ou em unidades apropriadas); -
é a temperatura absoluta (em kelvin); -
é a variação de entalpia padrão da reação (aqui negativa, pois a reação é exotérmica); -
é a constante universal dos gases (valor positivo).
-
- Interpretação do sinal: se
, então . Isso significa que quando aumenta, diminui, portanto diminui.
Passo 4
Relacionando queda de
ao deslocamento do equilíbrio (explicação passo a passo, com o quociente de reação
).
- A expressão do quociente de reação para esta reação é
- Se o sistema está em equilíbrio à temperatura inicial
, então . - Se a temperatura é aumentada para
, pela van ’t Hoff temos . - Imediatamente após o aumento de
, as concentrações não mudaram ainda, portanto permanece com o valor anterior, isto é . Mas agora . - Quando
, o sentido do deslocamento é para a esquerda (reação inversa) até que caia e volte a igualar . - Conclusão lógica: o equilíbrio desloca-se para a esquerda (formação de mais
e , e menos ). Em outras palavras, o rendimento de diminui com o aumento de .
Passo 5
Comentário sobre cinética e uma observação prática (importante na prova e na indústria).
- Aumentar
também aumenta as velocidades das reações (arrhenius): as taxas direta e inversa sobem. Mas isso não decide o novo ponto de equilíbrio; o que decide é a mudança em . Mesmo com reações mais rápidas, o equilíbrio termodinâmico se desloca conforme explicado. - Observação prática (Haber): na síntese industrial de
usa‑se compromisso entre e pressão. Temperaturas muito altas diminuem o rendimento (porque deslocam o equilíbrio para a esquerda), embora favoreçam taxas rápidas; por isso adotam temperaturas moderadas e altas pressões, além de catalisador, para obter rendimento razoável e velocidade adequada.
Passo 6
Resumo pedagogicamente claro e motivador (para você fixar na prova).
- Reação é exotérmica (
). - Aumentar
= adicionar calor → sistema reage consumindo calor → desloca para o lado endotérmico (esquerda). - Pela van ’t Hoff:
diminui quando aumenta. - Consequência prática: menos
no equilíbrio (rendimento de amônia diminui).
Força aí — na prova, se ver “aumenta-se a temperatura” para uma reação com
, já lembra: “vai para a esquerda,
cai, menos produto”.
Resposta
Ao aumentar a temperatura, o equilíbrio desloca-se para a esquerda (formando mais
e
e menos
); a constante de equilíbrio
diminui.