Para o equilíbrio
o valor da constante de equilíbrio Kc é
a
. Se, no recipiente, as concentrações das três substâncias acima são:
e
, de que maneira estas concentrações mudarão, à medida que o sistema se aproxima do equilíbrio, se a temperatura for mantida a
?
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma reação de equilíbrio químico:
A constante de equilíbrio
a 700°C é
. As concentrações iniciais são:
Queremos saber como essas concentrações vão mudar à medida que o sistema se aproxima do equilíbrio, mantendo a temperatura de 700°C. Para resolver isso, vamos usar o conceito de constante de equilíbrio e o princípio de Le Chatelier.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o valor da constante de reação
com as concentrações iniciais para comparar com
. A expressão de
para a reação é:
Substituindo os valores:
Passo 3
Agora, comparamos
com
:
- Se
, a reação vai seguir para a direita, ou seja, formar mais produtos. - Se
, a reação vai seguir para a esquerda, formando mais reagentes. - Se
, o sistema já está em equilíbrio.
No nosso caso:
Isso significa que a reação vai se deslocar para a direita para alcançar o equilíbrio.
Passo 4
Ao se deslocar para a direita, mais
e
serão formados, e
será consumido. Vamos definir a mudança nas concentrações como
:
-
diminui (porque o coeficiente de é 2) -
aumenta (coeficiente de 2) -
aumenta (coeficiente de 1)
Então, as novas concentrações serão:
Passo 5
Substituímos essas expressões na equação de equilíbrio
:
Agora, resolvemos essa equação para encontrar o valor de
. Isso geralmente envolve resolver uma equação polinomial, o que pode ser complexo, mas assumindo que
é pequeno comparado com as concentrações iniciais, podemos simplificar.
Passo 6
Assumindo que
é pequeno:
Substituindo na expressão de
:
Mas já vimos que
, que é menor que
. Isso confirma que
precisa ser ajustado para maior precisão, mas para simplificar, vamos aceitar que as concentrações irão se ajustar ligeiramente aumentando
e
e diminuindo
até que
atinja
.
Resposta
À medida que o sistema se aproxima do equilíbrio a 700°C, a concentração de
diminuirá, enquanto as concentrações de
e
aumentarão até que a constante de equilíbrio
seja alcançada.