Para a reação 2 H2(g)+O2(g) rightarrow 2 H2 O(g)
c) Calcule a constante de equilíbrio termodinâmica da reação a 50^circ C.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química:
2 H2(g) + O2(g) rightarrow 2 H2O(g)
E a pergunta é: Como calcular a constante de equilíbrio termodinâmica dessa reação a 50°C?
Vamos precisar entender sobre constantes de equilíbrio, termodinâmica e como essas coisas se relacionam. Basicamente, a constante de equilíbrio ( ) nos diz a proporção das concentrações dos reagentes e produtos quando a reação está no equilíbrio.

Passo 2

Primeiro, precisamos saber a temperatura em Kelvin, porque as fórmulas termodinâmicas usam essa unidade. Sabemos que 0°C = 273,15 K, então:
50°C = 50 + 273,15 = 323,15,K

Passo 3

Para calcular a constante de equilíbrio termodinâmica ( De), usamos a relação entre a variação da energia livre padrão da reação ( K = e^-De) e :
Onde:
  • é a constante dos gases ( )
  • é a temperatura em Kelvin
  • é a variação da energia livre padrão
Queremos encontrar , então rearranjamos a equação:

Passo 4

Agora, precisamos calcular De=ntes para a reação. Isso se faz utilizando as energias livres de formação dos reagentes e produtos. A fórmula geral é:
2 H2O 2 H2(g) + O2(g)
Para a nossa reação:
De
Mas, na verdade, a energia livre de formação de elementos puros na forma padrão (como De e ) é zero. Portanto, só precisamos considerar a água:
Como e :

Passo 5

Vamos supor que a energia livre de formação padrão da água gasosa ( De) a 50°C seja conhecida ou foi fornecida no exercício. Vamos chamar esse valor de . Então:

Passo 6

Com K = e^- (2x) / (8,314 times 323,15) calculado, voltamos à fórmula do K = e^- 2x2685,43 :
Simplificando:

Resposta

Então, a constante de equilíbrio termodinâmica da reação a 50°C é:
K = e^- 2 De
Substituindo pelo valor fornecido, você consegue calcular o valor numérico de .

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