Embora seja um gás bastante inerte nas condições ambientes, o N2 é capaz de, em temperaturas muito elevadas, normalmente acima de 1500 °C, reagir com o O2, produzindo NO. Essa reação é reversível, como indica a equação a seguir: N2(g) + O2(g) ⇆ 2 NO(g) À temperatura de 1500 °C, por exemplo, a constante desse equilíbrio é igual a 1 · 10-3. Considerando um sistema em equilíbrio nessa temperatura, caso as concentrações de N2 e O2 sejam, respectivamente, 1 · 10-5 e 4 · 10-2 mol/L, qual será a concentração em mol/L de NO?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um problema de equilíbrio químico envolvendo nitrogênio (N₂), oxigênio (O₂) e monóxido de nitrogênio (NO). A reação é reversível e está representada por:
Sabemos a constante de equilíbrio $ K = 1 \times 10^{-3} $ a 1500 °C, e as concentrações de N₂ e O₂ no sistema são $ 1 \times 10^{-5} $ mol/L e $ 4 \times 10^{-2} $ mol/L, respectivamente. Nosso objetivo é encontrar a concentração de NO nesse equilíbrio.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a constante de equilíbrio $ K $ para a reação geral $ aA + bB \leftrightarrow cC + dD $ é dada por:
No nosso caso, a reação é:
Então, a expressão da constante de equilíbrio fica:
Passo 3
Agora, vamos substituir os valores conhecidos na expressão da constante de equilíbrio:
Passo 4
Vamos resolver a equação para encontrar $ [NO]^2 $:
Passo 5
Para encontrar $ [NO] $, tiramos a raiz quadrada de ambos os lados:
Resposta
A concentração de NO no equilíbrio é $ 2 \times 10^{-5} $ mol/L.