Discuta, mostrando as equações pertinentes, qual é a definição termodinâmica para constante de equilíbrio.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente discutir a definição termodinâmica da constante de equilíbrio, usando as equações que fazem parte dessa definição. Isso está dentro do conteúdo de Termodinâmica, mais especificamente da parte que trata das reações químicas em equilíbrio. Para resolver, vamos precisar entender o que é constante de equilíbrio, como ela se relaciona com as energias dos reagentes e produtos, e quais são as equações que descrevem essa relação.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é o equilíbrio químico. Quando uma reação química acontece no lugar e no sentido direto e reverso ao mesmo tempo, a concentração dos reagentes e produtos fica constante. Nesse ponto, dizemos que o sistema está em equilíbrio.

Passo 3

A constante de equilíbrio ( aA + bB rightarrow cC + dD ) é uma expressão que relaciona as concentrações dos produtos e reagentes no estado de equilíbrio. Ela é definida a partir da equação balanceada da reação. Por exemplo, para uma reação geral:
Keq = [C]^c [D]^d[A]^a [B]^b
A constante de equilíbrio é dada por:
Aqui, , , e representam as concentrações molares dos reagentes e produtos no equilíbrio.

Passo 4

Termodinamicamente, a constante de equilíbrio está relacionada à variação da energia livre de Gibbs ( De) da reação. A relação é dada por:
0 = De
No equilíbrio, e . Substituindo esses valores na equação, temos:

Passo 5

Resolvendo para De, obtemos:
Essa equação mostra que a constante de equilíbrio está diretamente relacionada à variação da energia livre padrão da reação. Se for negativo, será maior que 1, indicando que os produtos são favorecidos no equilíbrio. Se for positivo, será menor que 1, favorecendo os reagentes.

Resposta

A constante de equilíbrio termodinâmica ( Keq = [C]^c [D]^d[A]^a [B]^b ) é definida pela relação entre as concentrações dos produtos e reagentes no estado de equilíbrio, conforme a equação:
De
Além disso, está relacionada à variação da energia livre padrão da reação ( ) pela equação:
Essa definição mostra que quantitativamente descreve a posição do equilíbrio, indicando a proporção entre produtos e reagentes quando o sistema está em equilíbrio termodinâmico.

Exercícios relacionados