Como o sistema quimico da seguinte reação:
Responderá às seguintes perturbações:
e. Aumento da temperatura.
e. Aumento da temperatura.
Passo 1
O enunciado fornece a reação gasosa e informa que ela é endotérmica:
com
A pergunta (item e) é: qual será a resposta do sistema ao aumento da temperatura?
Passo 2
Intuição qualitativa pela regra de Le Châtelier (explicação didática e prática).
- Le Châtelier diz que, quando se impõe uma perturbação a um equilíbrio em sistema fechado, o sistema reage de modo a contrabalançar essa perturbação.
- Para equilíbrios que trocam calor com o ambiente, é útil tratar o “calor” como se fosse um reagente ou produto. Se
(endotérmico), a reação consome calor (o calor age como um reagente). Portanto, aumentar a temperatura é como acrescentar mais “reagente calor”: o equilíbrio desloca-se no sentido que consome esse calor, ou seja, favorece a reação direta (formação de produtos). - Conclusão qualitativa imediata: um aumento de temperatura favorece a formação de
e (deslocamento para a direita).
Passo 3
Explicação quantitativa — dependência de
com a temperatura (equação de van ’t Hoff) e interpretação.
- A constante de equilíbrio
depende da temperatura. A forma diferencial da equação de van ’t Hoff é
onde
é a constante de equilíbrio (por exemplo
ou
, dependendo de como se mede),
é a temperatura absoluta em kelvin e
é a constante dos gases.
- Se
, então . Logo, quando aumenta, aumenta e, portanto, aumenta. - Integração (caso
aproximadamente constante) dá a forma prática
o que, para
e
, implica
.
Passo 4
Ligando a mudança de
com o sentido do deslocamento do equilíbrio usando
(ferramenta de prova).
- O quociente de reação
tem a mesma expressão matemática que mas é calculado com as concentrações/pressões instantâneas. - Se aquecer o sistema instantaneamente,
no instante imediatamente após o aquecimento não muda (as concentrações/pressões não mudam instantaneamente), mas aumenta. Portanto, ficará . - Quando
, a reação progride no sentido direto (formação de produtos) até que as concentrações/pressões se ajustem e volte a igualar o novo . - Resultado prático: a reação avança para a direita até novo equilíbrio.
Passo 5
Consequências diretas observáveis (o que mudar nos dados que você teria numa prova).
- A constante de equilíbrio (por exemplo
) aumenta com a temperatura. - As pressões parciais (ou concentrações) dos produtos aumentam: aumentam
e . - As pressões parciais (ou concentrações) dos reagentes diminuem: diminuem
e . - Se o sistema estiver em recipiente rígido, a pressão total pode aumentar ou diminuir dependendo da mudança de número de mols gasosos durante a reação e do quanto a reação anda — aqui a reação direta consome 3 mols de reagentes gasosos e produz 5 mols de produtos gasosos (aumenta o número de mols gasosos), logo ao deslocar para a direita tende a aumentar a pressão total se o volume for fixo. Mas essa observação é um detalhe adicional que depende de condições (volume fixo vs pressão externa controlada).
Passo 6
Resumo prático para a prova (memorização e estratégia rápida).
- Regra curta: se
(endotérmica) → aumentar desloca o equilíbrio para os produtos; se (exotérmica) → aumentar desloca para os reagentes. - Em qualquer questão, cheque o sinal de
, decida se o calor atua como reagente ou produto, e aí aplique Le Châtelier +, se quiser justificativa quantitativa, cite a equação de van ’t Hoff.
Resposta
Aumento da temperatura desloca o equilíbrio para a direita (formação de
e
); a constante de equilíbrio
(por exemplo
) aumenta; aumentam
e
e diminuem
e
.