VOLUME 2-225-226

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2.5. Decidindo se um sistema está em equilíbrio
Considere os sistemas &, ' e (, esquematizados nas figuras ao lado.
Em qual (quais) existe equilíbrio químico? Para responder vamos
relembrar que a constante de equilíbrio para essa reação possui a se-
guinte expressão:
N2O4 (g) F 2 NO2 (g)
[NO ]
[N O ]
K 0,36 (a 100 C)2
2
2 4
c& & °
No entanto essa expressão é válida apenas no equilíbrio, pois, ao de-
monstrar à página 212 que [NO2]
2/[N2O4] permanece constante, partimos
da hipótese de que as velocidades da reação direta e inversa eram iguais.
Portanto:
A expressão de Kc estabelece uma relação matemática entre os valo-
res das concentrações, em mol/L, na situação de equilíbrio químico.
Assim, para os três sistemas, vamos calcular o resultado de [NO2]
2/[N2O4].
Se esse valor for igual a 0,36, isso significa que a reação N2O4 F 2 NO2 está
em equilíbrio. Caso [NO2]
2/[N2O4] seja diferente de 0,36, não há equilíbrio.
• Sistema &: O cálculo de [NO2]
2/[N2O4] resulta em 0,60, que é dife-
rente de 0,36. Portanto, nesse sistema, o processo não está em equi-
líbrio.
• Sistema ': O cálculo de [NO2]
2/[N2O4] resulta em 0,36, que é exata-
mente o valor de Kc, nessa temperatura. Nesse sistema o processo
está em equilíbrio.
• Sistema (: O cálculo de [NO2]
2/[N2O4] resulta em 0,25, que é diferente
de 0,36. Portanto, nesse sistema, o processo não está em equilíbrio.
Assim, para verificar se um sistema está em equilíbrio químico, basta
substituir os valores das concentrações na expressão da constante de
equilíbrio; se o resultado numérico do cálculo for igual ao valor de Kc , na
temperatura em questão, o sistema estará em equilíbrio. E se for diferen-
te, não estará.
10. Ainda sobre o mesmo exercício, esboce um gráfico das con-
centrações de N2O4 e NO2 em função do tempo.
Resolução
Perceba que o gráfico representa os valores da tabela.
11. Num recipiente de capacidade 2,0 L são colocados 8,0 mol
de CO e 8,0 mol de Cl2 para tomarem parte no seguinte pro-
cesso, a temperatura constante:
CO(g) " Cl2 (g) F COCl2 (g)
Sabendo que o grau de equilíbrio é 75%, calcule Kc na tempe-
ratura do experimento.
12. Faça um gráfico de concentração, em mol/L, em função do
tempo para os três participantes do processo descrito na
questão anterior.
13. 64,0 g de HI gasoso sofrem decomposição a temperatura
constante em recipiente fechado:
2 HI(g) F H2 (g) " I2 (g)
Estabelecido o equilíbrio, verifica-se a presença de 12,8 g de
HI no sistema. Pede-se:
a) o grau de equilíbrio;
b) o valor da constante de equilíbrio;
c) um gráfico de quantidade, em mols, versus tempo para
cada participante.
Comentário: Consulte a tabela periódica para obter as mas-
sas atômicas e, a partir delas, as massas molares.
Concentração
(mol/L)
0 Tempo
2,0
4,0
6,0
8,0
[N2O4]
[NO2]
0
Equilíbrio é atingido
& 100°C
'
(
[N2O4] = 2,40 mol /L
[NO2] = 1,20 mol /L
[N2O4] = 2,60 mol /L
[NO2] = 0,80 mol /L
[N2O4] = 2,53 mol /L
[NO2] = 0,96 mol /L
N2O4
e
NO2
N2O4
e
NO2
N2O4
e
NO2
100°C
100°C
217
R
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14. (FCC-BA) A respeito da reação: A " B F C " 2 D, foram le-
vantados os seguintes dados:
Dos cinco experimentos realizados, quatro já atingiram o
equilíbrio. Em qual dos experimentos o equilíbrio ainda não
foi atingido?
15. Os modelos a seguir representam sistemas em que pode, ou
não, haver o equilíbrio químico, a 1.000°C:
CO(g) " H2O(g) F H2 (g) " CO2 (g) Kc & 4 (1.000°C)
Em quais casos certamente o sistema não está em equilí-
brio? Justifique.
Legenda: = H
= C
= O
& ' (
16. A 150°C, o equilíbrio N2O4 (g) F 2 NO2 (g) apresenta Kc & 3,2.
Nessa temperatura, foram feitas misturas de N2O4 e NO2, cada
qual colocada em um frasco numerado.
No exato momento em que essas misturas foram feitas, as
concentrações de cada gás são as mostradas na tabela:
Em qual(is) dessas quatro misturas, no momento em que
foram feitas, pode-se afirmar que já existe o equilíbrio quí-
mico N2O4 (g) F 2 NO2 (g)? Justifique.
Comentário: Como a constante fornecida apresenta apenas
uma casa depois da vírgula, ao efetuar seus cálculos arre-
donde o valor obtido para uma casa depois da vírgula, a fim
de fazer a comparação com 3,2 e a previsão pedida.
17. Nas misturas da questão anterior que ainda não estão em
equilíbrio, o que se espera que aconteça, com o passar do
tempo, com a concentração de:
a) N2O4? b) NO2?
18. Coloca-se 1 mol de N2O4 em um frasco fechado e espera-se o
sistema atingir o equilíbrio: N2O4 (g) F 2 NO2 (g).
Em qual das temperaturas que aparecem na tabela 3, da pá-
gina 214, o equilíbrio apresentará maior concentração de pro-
duto? Por quê?
Analise estes dados
Motivação
Concentração (mol # litro#1)
Experimento
A B C D
I 0,50 4,00 1,00 1,00
II 4,00 2,00 1,00 2,00
III 4,00 3,00 2,00 2,00
IV 9,00 2,00 1,00 3,00
V 16,00 8,00 4,00 4,00
Frasco [N2O4] [NO2]
1 1,0 1,0
2 4,0 4,0
3 0,31 1,0
4 1,0 1,8
Início No equilíbrio
(PN2O4 )i (PNO2 )i (PN2O4 )eq (PNO2 )eq
(atm) (atm) (atm) (atm)
1,0 0,0 0,221 1,558 11
2,0 0,0 0,656 2,688 11
3,0 0,0 1,190 3,620 11
0,0 1,0 0,068 0,864 11
0,0 2,0 0,221 1,558 11
0,0 3,0 0,422 2,156 11
1,0 1,0 0,422 2,156 11
1,0 2,0 0,656 2,688 11
2,0 2,0 1,190 3,620 11
Tabela 5. Dados para o equilíbrio N2O4 (g) F 2 NO2 (g) , a 100°C
(PNO2 )
2
eq
(PN2O4 )eq
Questõespara fixação Resolva em seu caderno
Tabela elaborada pelos autores.
Capitulo_08 6/22/05, 8:34218