(EFEI-MG) Considere o seguinte equilíbrio a 25°C: N2O4(g) ⇌ 2 NO2(g) ∆H ° = + 58,0 kJ O gás tetróxido de dinitrogênio é um gás incolor, enquanto o dióxido de nitrogênio é um gás marrom castanho. Numa mistura desses gases em equilíbrio, a cor visível é, portanto, a cor castanha, mas esta pode “clarear” ou “escurecer”, conforme o equilíbrio é deslocado. Explique como mudará a cor de uma seringa de vidro fechada (volume constante) contendo uma mistura dos dois gases em equilíbrio quando: a) algum N2O4 é adicionado; b) todo NO2 original é removido; c) a pressão total é aumentada, pela admissão de gás inerte, nitrogênio (N2), por exemplo; d) a seringa for colocada num copo com água gelada.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um equilíbrio químico entre tetróxido de dinitrogênio ($ N_2O_4 N2O4 óê NO_2 $) a 25°C. A reação é a seguinte:
NO2
Aqui, $ \Delta H^\circ $ positivo indica que a reação é endotérmica (absorve calor). Além disso, $ N_2O_4 $ é incolor e $ NO_2 $ é marrom castanho, então a cor da mistura indica a posição do equilíbrio. Vamos analisar como a cor muda em diferentes situações, aplicando o Princípio de Le Chatelier.

Passo 2

a) Adição de algum $ N_2O_4 $
Quando adicionamos mais $ N_2O_4 $ ao sistema, estamos aumentando a concentração desse reagente. Segundo o Princípio de Le Chatelier, o sistema vai tentar diminuir esse excesso, deslocando o equilíbrio para a direita, formando mais $ NO_2 $. Como $ NO_2 $ é marrom castanho, a cor da seringa vai escurecer.

Passo 3

b) Remoção de todo o $ NO_2 $ original
Se removemos todo o $ NO_2 $ do sistema, estamos diminuindo a concentração desse produto. O equilíbrio vai se deslocar para a direita para tentar repor o $ NO_2 $ removido, convertendo mais $ N_2O_4 $ em $ NO_2 $. Isso resulta em um aumento da quantidade de $ NO_2 $, tornando a seringa mais escura.

Passo 4

c) Aumento da pressão total pela admissão de gás inerte, como o nitrogênio ($ N_2 $)
Adicionar um gás inerte como o $ N_2 $ aumenta a pressão total do sistema, mas não afeta diretamente a concentração dos reagentes ou produtos, já que o gás inerte não participa da reação. Portanto, não há alteração na posição do equilíbrio, e a cor da seringa permanece a mesma.

Passo 5

d) Colocação da seringa em um copo com água gelada
Resfriar o sistema significa reduzir a temperatura. Como a reação é endotérmica ($ \Delta H^\circ > 0 $), diminuir a temperatura favorece a reação exotérmica (direção inversa). Isso faz com que o equilíbrio se desloque para a esquerda, formando mais $ N_2O_4 $ (incolor) e menos $ NO_2 $ (marrom castanho). Assim, a cor da seringa vai clarear.

Resposta

Resumindo:
a) Escurece ao adicionar $ N_2O_4 $.
b) Escurece ao remover $ NO_2 $.
c) Permanece a mesma ao aumentar a pressão com gás inerte.
d) Clareia ao resfriar a seringa.

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