A reação abaixo envolve a formação do ácido hipocloroso (HClO) que ocorre quando o gás cloro se dissolve em água. Esta reação é chamada de desproporcionamento, uma vez que uma mesma substância é simultaneamente oxidada e reduzida no sistema. Neste caso o
é oxidado a
e é reduzido a
. Com base nos seus conhecimentos acerca de equilíbrio químico, responda.
$$
\mathrm{Cl}{2}(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}{2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \rightleftharpoons \mathrm{H}_{3} \mathrm{O}{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{HClO}(\mathrm{aq})+\mathrm{Cl}{-}(\mathrm{aq})$$
a) Escreva a expressão da constante de equilíbrio para a reação acima.
a) Escreva a expressão da constante de equilíbrio para a reação acima.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação química envolvendo cloro gasoso (
) que se dissolve em água formando ácido hipocloroso (
), íons hidrônio (
) e íons cloreto (
). O que a pergunta quer é que a gente escreva a expressão da constante de equilíbrio para essa reação. Então, vamos usar o conceito de equilíbrio químico para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é a constante de equilíbrio (
). Em uma reação química, quando atinge o equilíbrio, a constante de equilíbrio relaciona as concentrações dos produtos e reagentes. A expressão geral para
é:
Mas precisamos levar em conta os coeficientes estequiométricos da reação.
Passo 3
Vamos analisar a reação dada:
Aqui,
e $ \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} $ são os reagentes, enquanto
,
e
são os produtos.
Passo 4
Agora, para escrever a expressão de
, usamos as concentrações dos produtos elevadas aos seus coeficientes e dividimos pelas concentrações dos reagentes elevadas aos seus coeficientes. Porém, sabemos que a água (
) é um solvente e, em soluções aquosas, geralmente consideramos sua atividade como constante e, portanto, não a incluímos na expressão de
.
Passo 5
Então, removendo a água da expressão e considerando os coeficientes estequiométricos, a expressão de
fica:
Aqui,
representa a concentração das espécies químicas em solução.
Resposta
A expressão da constante de equilíbrio para a reação é: