Introdução ao quociente de reação Qc

RKA3JV - Neste vídeo, vou dar uma breve introdução de como calcular o quociente de reação Qc e como usá-lo. Vamos começar com um exemplo de reação entre o dióxido de enxofre, que é um gás, com o oxigênio gasoso. Esta é uma reação reversível que gera trióxido de enxofre ou SO₃. Mas, antes de mais nada, devemos ter certeza de que essa é uma reação balanceada. Vamos balancear essa equação. Então, nós temos 2SO₂ que reagem com um O₂ para gerar 2SO₃. No equilíbrio, podemos calcular a constante de equilíbrio Kc. Assim, no estado de equilíbrio, sabemos que as concentrações devem ser constantes, porque a taxa de reação para frente ou para trás é a mesma. Se substituirmos essas concentrações pela concentração da reação, nós teremos o Kc. Assim, Kc é a concentração do produto elevado ao quadrado, ou seja, [SO₃]² / [SO₂]² vezes [O₂]. Então, nós sabemos que, em uma temperatura específica, se você substituir as concentrações da reação, Kc será igual a 4,3. Mas, nem sempre sabemos se uma reação está em equilíbrio. Neste caso, quando você não tem certeza se a reação está em equilíbrio ou em que momento ela está, mesmo assim podemos calcular o quociente de reação "Q". Então, Qc será a concentração do nosso produto ao quadrado dividido pela concentração do SO₂ elevado ao quadrado, vezes a concentração do O₂. Então, você pode estar se perguntando neste momento: qual é a diferença entre que Qc e Kc? A equação para Qc e Kc parece exatamente a mesma, mas a principal diferença é quando usá-los. A constante de equilíbrio é calculada apenas quando as concentrações estão em equilíbrio. Assim, o "c" significa tudo em termos de concentração molar. E por consciente de reação "Q", novamente, em termos de concentração molar, nós podemos calcular quaisquer concentrações e a reação não tem que estar em equilíbrio. Então, vamos calcular este Qc para este conjunto de exemplos de concentrações. Em algum momento da reação temos as seguintes concentrações: temos 0,10 molar para SO₂, 0,30 molar para o O₂, 3,5 molar para o nosso produto. Então, se substituirmos esses números em nossa equação para Qc, nós temos (3,5)² no numerador, (0,10)² vezes 0,30 no denominador. Então, se eu calcular isso na minha calculadora, percebo que Qc, para esse conjunto de concentrações, é 4083. Portanto, agora sabemos como calcular o Qc. A seguir falaremos o que significa esse valor. Há três cenários possíveis. Quando o Q = K significa que a reação está em equilíbrio. Assim, se em algum momento você não tem certeza se suas concentrações estão em equilíbrio, você pode calcular o "Q" e verificar se ele é igual ao "K". Este aqui não é o nosso caso, no nosso caso nós temos que Qc > Kc. Uma outra possibilidade seria encontrar um Qc < Kc. Então, vamos passar por essas duas possibilidades. Podemos desenhar todos os possíveis valores de "Q" em uma linha de número ou uma linha "Q". Então, "Q" pode ter valores em qualquer lugar, de zero ao infinito. Quando você não tem nenhum produto, o numerador é zero, e Q = 0. Assim, dizemos que "Q" é igual a zero. Isso significa que você tem todos os reagentes e não possui produtos. Se você não tem os reagentes, mas tem todos os produtos, então temos zero no denominador. Isso nos dá um valor infinito. Quando "Q" é igual a infinito, significa que temos todos os produtos em nossa reação. Entre essas duas possibilidades nós temos um monte de valores. Estes valores intermediários não são valores intermediários reais, nós estamos utilizando-o aqui apenas para ilustrar o nosso exemplo. Vamos comparar, agora, a relação entre os valores de "Q" e "K". Q = 4083. Então, o Qc vai estar aqui, mais ou menos, neste ponto azul. O nosso Kc é 4,3. Então, o nosso Kc vai estar, mais ou menos, aqui neste ponto amarelo. Assim, podemos ver que Q > K, isso significa que ele está mais próximo de ter todos os produtos. Nas concentrações que temos aqui, nós temos mais produtos do que deveríamos ter no estado de equilíbrio. Nossa reação vai tentar ajustar as concentrações para obter esse equilíbrio. E o que isso significa em termos da nossa linha de número? Significa que as concentrações vão mudar de modo que o valor de "Q" se aproxime ao valor de "K". Assim, vai haver um deslocamento para a esquerda, ou seja, a nossa reação vai favorecer os reagentes para chegar no estado de equilíbrio. Assim, quando o Q > K, a nossa reação está a favor dos reagentes. O último cenário possível é quando Q < K, neste caso, os produtos serão favorecidos na reação. Se tivéssemos um valor "Q" mais ou menos aqui, a mudança seria para a direita, ou seja, no sentido de formar mais produtos para que nossa reação alcançasse o equilíbrio. É assim que você calcula o quociente de reação "Q", e utiliza para ver como as concentrações de reação irão se deslocar para chegar ao equilíbrio. Em nosso próximo vídeo, vamos apresentar um problema de exemplo, usando "Q" e tentando descobrir como as concentrações dos reagentes irão mudar para uma outra reação.