Dada a seguinte reação, em um frasco fechado a
, Dê a previsão das mudanças na concentração de
em função das seguintes perturbações:
a) Aumento da temperatura;
b) Diminuição da temperatura;
c) Aumento da pressão pela diminuição do volume;
d) Introdução de catalisador de platina;
e) Adição de
ao sistema.
a) Aumento da temperatura;
b) Diminuição da temperatura;
c) Aumento da pressão pela diminuição do volume;
d) Introdução de catalisador de platina;
e) Adição de
Passo 1
Beleza, vamos olhar o que a questão tá pedindo. Temos uma reação de equilíbrio onde nitrogênio e hidrogênio reagem para formar amônia (
). A reação é exotérmica, ou seja, libera calor. A temperatura inicial é de
. Vamos analisar como diferentes alterações no sistema vão afetar a concentração de amônia.
Passo 2
Para entender como a temperatura afeta a concentração de
, vamos usar o Princípio de Le Châtelier. Esse princípio diz que se a gente faz uma mudança em um sistema em equilíbrio, o sistema vai reagir para minimizar essa mudança.
Passo 3
Sabemos que a reação é exotérmica (
), ou seja, libera calor. Então, se a gente aumenta a temperatura, vai ser como se estivesse adicionando mais “produto” de calor na reação.
Passo 4
Aplicando o Princípio de Le Châtelier, se a gente aumenta a temperatura em uma reação exotérmica, o sistema vai tentar absorver esse excesso de calor deslocando o equilíbrio para o lado dos reagentes (esquerda), reduzindo assim a formação de mais amônia.
Passo 5
Agora, vamos ver o que acontece quando a temperatura diminui. A situação é meio oposta à anterior, então vamos aplicar o mesmo princípio.
Passo 6
Com a temperatura diminuindo, é como se estivéssemos removendo calor do sistema. Para compensar, a reação vai tentar gerar mais calor.
Passo 7
Como a reação é exotérmica, gerando mais produtos (
) libera calor. Então, o equilíbrio vai se deslocar para a direita, aumentando a formação de amônia.
Passo 8
Dessa forma, ao diminuir a temperatura, o sistema favorece a formação de mais
para liberar o calor que está sendo removido.
Passo 9
Vamos agora analisar o efeito de aumentar a pressão pela diminuição do volume. A pressão é uma variável importante em reações gasosas.
Passo 10
Quando diminuímos o volume de um recipiente que contém gases, a pressão aumenta. Segundo Le Châtelier, o sistema vai tentar diminuir essa pressão deslocando o equilíbrio para o lado com menos mols de gás.
Passo 11
Vamos contar os mols de gás em cada lado da reação:
- Reagentes:
totalizam 4 mols. - Produtos:
totalizam 2 mols.
Passo 12
Como o lado dos produtos tem menos mols de gás, o sistema vai deslocar o equilíbrio para a direita, favorecendo a formação de amônia, o que ajuda a reduzir a pressão.
Passo 13
Vamos ver o que acontece quando adicionamos um catalisador de platina ao sistema. Catalisadores geralmente ajudam as reações a acontecerem mais rápido sem alterar o equilíbrio.
Passo 14
Um catalisador como a platina diminui a energia de ativação da reação, ou seja, facilita que as moléculas reagentes se transformem em produtos.
Passo 15
No entanto, é importante saber que catalisadores não afetam a posição do equilíbrio. Eles apenas aceleram a chegada ao equilíbrio.
Passo 16
Portanto, ao adicionar um catalisador, a concentração de
no equilíbrio final não muda, apenas o tempo para alcançar esse equilíbrio.
Passo 17
Por último, vamos considerar a adição de
ao sistema. Isso significa que estamos aumentando a concentração de um dos reagentes.
Passo 18
De acordo com Le Châtelier, se aumentamos a concentração de um reagente, o sistema vai tentar consumir esse excesso deslocando o equilíbrio para o lado dos produtos.
Passo 19
Na reação
, adicionar mais
faz com que o sistema forme mais
para usar o
extra.
Passo 20
Assim, ao adicionar
, a concentração de amônia vai aumentar para restabelecer o equilíbrio.
Resposta
A concentração de
aumenta quando é adicionada
ao sistema.