Os hidratos do ácido nítrico têm sido muito estudados como possiveis catalisadores de reações heterogêneas que levam à formação do buraco na camada de ozônio da Antártida. Sabendo que a energia de Gibbs padrão da reação
é
a 190 K . Qual é o valor,
, de
quando
bar e
? Qual é o valor da constante de equilibrio?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! Primeiro, vamos resumir o que a gente tem aqui:
-
Enunciado: Estamos analisando uma reação envolvendo hidratos do ácido nítrico, que pode afetar a camada de ozônio. A reação dada é:A energia de Gibbs padrão dessa reação é
a 190 K. Queremos descobrir: - O valor de
quando as pressões são bar e bar. - O valor da constante de equilíbrio dessa reação.
- O valor de
-
Conteúdo da matéria: Vamos utilizar conceitos de Termodinâmica, especificamente energia de Gibbs e constantes de equilíbrio.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a relação entre a variação da energia de Gibbs padrão (
) e a variação da energia de Gibbs real (
) em condições não-padrão. A fórmula que relaciona essas duas grandezas é:
Onde:
-
é a constante dos gases ( ). -
é a temperatura em Kelvin (190 K, no caso). -
é o quociente de reação, que depende das pressões dos reagentes e produtos.
Passo 3
Vamos calcular o quociente de reação
. Para a reação dada:
Como o produto
é um sólido puro, sua atividade é 1. Então, o quociente de reação fica:
Substituindo os valores dados:
Passo 4
Vamos calcular o valor de
:
Passo 5
Agora, vamos calcular
usando a fórmula que mencionamos:
Primeiro, precisamos converter
para Joules:
Calculamos
:
Agora, calculamos
:
Então:
Convertendo de volta para kJ/mol:
Passo 6
Agora, vamos encontrar a constante de equilíbrio
. Quando a reação está em equilíbrio,
, então:
Resolvendo para
:
Substituindo os valores: