Seja a reação reversível em fase líquida
São dados: a
a constante de equilíbrio é de 2,75 e a constante cinética da reação direta é de 0,05
; a cinética é de primeira ordem para a reação direta e inversa e a concentração inicial do reagente é de
.
Calcule a concentração do reagente e do produto no equilíbrio.
São dados: a
Calcule a concentração do reagente e do produto no equilíbrio.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de equilíbrio químico juntos! A gente tem uma reação reversível em fase líquida a 35°C, com algumas informações sobre as constantes de equilíbrio e cinéticas. Nosso objetivo aqui é calcular a concentração do reagente e do produto quando a reação alcançar o equilíbrio. Para isso, vamos usar conceitos de cinética química e equilíbrio químico.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as constantes que nos foram dadas:
- Constante de equilíbrio (
): Ela nos diz a relação entre as concentrações dos produtos e reagentes no equilíbrio. Nesse caso, . - Constante cinética da reação direta (
): Indica a velocidade da reação direta, aqui . - Ordem da reação: Tanto a reação direta quanto a inversa são de primeira ordem, ou seja, a velocidade depende linearmente da concentração do reagente ou produto.
Passo 3
Vamos chamar o reagente de
e o produto de
. A concentração inicial de
é
e de
é zero, já que não tem nada formado no começo.
No equilíbrio, a concentração de
vai diminuir e a de
vai aumentar. Vamos chamar o quanto de
que reage de
. Então:
- Concentração de
no equilíbrio: - Concentração de
no equilíbrio:
Passo 4
A constante de equilíbrio é dada por:
Substituindo os valores que temos:
Agora, vamos resolver essa equação para encontrar o valor de
.
Passo 5
Resolvendo a equação:
Multiplicando ambos os lados por
:
Distribuindo o 2,75:
Somando
em ambos os lados:
Agora, isolando
:
Passo 6
Com o valor de
, podemos encontrar as concentrações no equilíbrio:
-
Concentração de
: -
Concentração de
:
Resposta
No equilíbrio, a concentração do reagente
é aproximadamente
e a concentração do produto
é aproximadamente
.
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e
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