A conversão do dióxido de nitrogênio (gás castanho) em tetróxido de nitrogênio (gás incolor) é uma reação exotérmica: 2 NO2(g) rightarrow N2 O4(g)+13.700 cal. Num experimento em laboratório, após o aumento da temperatura de 0^circ C para 50^circ C, a coloração castanha tornou-se mais intensa. Explique. Se houver uma diminuição da pressão deste sistema de gases em equilíbrio. O que será observado? Fundamente e contextualize todas as suas respostas.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre a transformação do dióxido de nitrogênio (NO₂), que é um gás castanho, em tetróxido de nitrogênio (N₂O₄), que é um gás incolor. Essa reação libera calor, ou seja, é exotérmica. Precisamos entender como a variação de temperatura e pressão afeta essa reação em equilíbrio. Para resolver, vamos usar os conceitos de equilíbrio químico e os princípios de Le Chatelier.

Passo 2

Primeiro, vamos resumir o que está acontecendo quando a temperatura aumenta. A reação é exotérmica, o que significa que ela libera calor. Podemos pensar nisso como se a reação fosse uma máquina que solta calor enquanto transforma NO₂ em N₂O₄.

Passo 3

Quando a temperatura aumenta de 0°C para 50°C, estamos adicionando calor ao sistema. Segundo o princípio de Le Chatelier, se a gente adiciona calor a uma reação exotérmica, o equilíbrio vai se deslocar para absorver esse excesso de calor. Ou seja, a reação endergônica (que absorve calor) vai ser favorecida.

Passo 4

No nosso caso, a reação direta é:
2 NO2(g) rightarrow N2 O4(g) + 13.700 cal
Aumentando a temperatura, o sistema vai preferir formar mais NO₂ para absorver o calor extra. Mas o enunciado diz que a cor castanha ficou mais intensa, o que significa que está sendo formado mais NO₂, pois ele é o gás castanho.

Passo 5

Agora, sobre a pressão. A reação envolve 2 moléculas de NO₂ formando 1 molécula de N₂O₄. Ou seja, estamos passando de 2 mols de gás para 1 mol de gás. Se diminuirmos a pressão do sistema, o equilíbrio vai se deslocar para o lado que tem mais mols de gás, para tentar aumentar a pressão.

Passo 6

Aplicando novamente o princípio de Le Chatelier, ao diminuir a pressão, o sistema vai favorecer a formação de mais NO₂, que tem mais mols de gás. Isso significa que a cor castanha ficará ainda mais intensa, já que mais NO₂ está sendo formado.

Resposta

Ao aumentar a temperatura, a cor castanha do dióxido de nitrogênio (NO₂) se intensifica porque a reação se desloca para a formação de mais NO₂ para absorver o excesso de calor. Além disso, se a pressão do sistema for diminuída, também será observado um aumento na intensidade da cor castanha, já que a redução de pressão favorece a formação de mais NO₂, que possui mais mols de gás.

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