Formaldeído,
pode ser produzido pela pirólise em fase gasosa do metanol, de acordo com:
. Qual a constante de equilíbrio à temperatura ambiente? Haverá formação apreciável de produto nestas condições?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre a produção de formaldeído (
) a partir da pirólise do metanol (
) na fase gasosa, seguindo a reação:
A gente precisa descobrir a constante de equilíbrio (
) dessa reação à temperatura ambiente e ver se, nesse caso, rola uma formação significativa de produtos. Para resolver isso, vamos usar conceitos de equilíbrio químico e termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a constante de equilíbrio (
) mede a proporção entre os produtos e reagentes quando a reação está em equilíbrio. A expressão geral para
na reação dada é:
Aqui, os colchetes
representam as concentrações molares dos compostos na mistura.
Passo 3
Para calcular
, precisamos dos valores das atividades ou pressões parciais dos produtos e reagentes no equilíbrio. No entanto, esses dados geralmente vêm de tabelas termodinâmicas e podem depender da temperatura específica. Como estamos falando de temperatura ambiente, vamos considerar que temos os valores necessários ou que podemos relacionar a variação da energia livre de Gibbs (
) da reação com
.
Passo 4
A relação entre a variação da energia livre de Gibbs padrão (
) e a constante de equilíbrio é dada por:
Onde:
-
é a constante dos gases ( ) -
é a temperatura em Kelvin
Se conhecermos
, podemos rearranjar a equação para encontrar
:
Passo 5
Supondo que tenhamos o valor de
para a reação, podemos substituir na equação acima. Por exemplo, se
for positivo, isso indica que a reação não é espontânea nos reagentes formantes, e
será menor que 1, sugerindo pouca formação de produtos.
Passo 6
Sem valores numéricos específicos, mas baseando-nos em conhecimentos químicos, a produção de
a partir de
geralmente tem uma constante de equilíbrio baixa a temperatura ambiente. Isso significa que, nesse caso, a formação de produtos (
e
) não será apreciável, pois a reação favorece os reagentes.
Resposta
A constante de equilíbrio (
) para a reação
à temperatura ambiente é baixa, indicando que não haverá formação apreciável de formaldeído e hidrogênio nessas condições.