Exemplo resolvido: como usar o quociente de reação para prever uma variação na pressão

RKA3JV Bom, o que temos aqui? Um recipiente de 1 litro contém tem 1,2 mol de monóxido de carbono, 1,5 mol de hidrogênio e 2 mol de metanol. Como a pressão (P) total se altera na medida em que o sistema atinge o equilíbrio em temperatura (T) constante? Então, nós temos aqui CO(g) + 2H₂(g) resultando em CH₃OH(g), que é uma reação reversível. Essa reação tem uma constante de equilíbrio de 14,5. Então, como nós vamos saber como a pressão se altera na medida em que esse sistema atinge o equilíbrio em temperatura constante? Nós vamos, então, dividir este pensamento em duas partes. Na primeira parte, nós vamos tentar ver se a reação está ou não em equilíbrio usando o coeficiente da reação que é o Qc. Para isso, a gente vai dividir a concentração do metanol pela concentração de monóxido de carbono multiplicado pelo hidrogênio. Nós temos aqui o CH₃OH dividido pelo (H₂)², que é o coeficiente estequiométrico dele, multiplicado pela concentração de CO. Como é que nós vamos chegar a estes valores? A gente vai chegar a partir do volume do recipiente. Este volume, estamos vendo que é de 1 litro. Então, nós estamos dividindo tudo por 1. Com isso, a gente vai chegar aos valores iniciais que é de 1,2 molar para o monóxido de carbono, 1,5 molar para o hidrogênio e 2 molar para o metanol. Então, a gente pode ver isso na fórmula. Nós vamos ter o 2 que vai dividir, vai ser dividido aqui. 1,5² multiplicado por 1,2. 1,5² é 2,25 multiplicado por 1,2 nós temos 2,7. 2,7, então, é pelo que nós dividiremos 2. Então, 2 dividido por 2,7 é 0,74. Então, este valor do coeficiente da reação é diferente da constante de equilíbrio, não é? Então, vamos frisar isso aqui! Vamos frisar que isso aqui é diferente da constante de equilíbrio. Então, se isso é diferente, se o nosso coeficiente da reação é diferente da constante de equilíbrio, então, a nossa reação não está em equilíbrio. Se ela não está em equilíbrio, significa que a pressão vai se alterar até que atinja o equilíbrio. Com isso, a gente parte para o segundo momento do nosso pensamento, que é partindo da ideia de que o coeficiente da reação é menor do que a constante de equilíbrio. Vamos ter que ver como as concentrações vão mudar nesta situação. A gente talvez consiga enxergar isso um pouco melhor se a gente colocar isso em uma linha numérica. Nesta linha numérica, temos os valores de "Q". Quando ele é zero, nós favorecemos os reagentes, e quando ele tem um valor infinitamente grande, nós favorecemos os produtos. No meio nós vamos ter todos os valores possíveis no nosso "Q". Temos aqui os valores possíveis de "Q". Nós vemos aqui que o nosso Q é de 0,74, ele deve estar em algum lugar por aqui. E a nossa constante de equilíbrio é de 14, então talvez ela esteja por aqui. O que vai acontecer é que para alcançar o equilíbrio, as concentrações vão mudar para mais próximo dos valores da constante de equilíbrio. Se olharmos para o balanceamento da reação, ela vai favorecer os produtos. Vou destacar aqui. Ela vai favorecer este lado da reação. Então, agora a gente pode pensar como a mudança em favor dos produtos vai mudar a pressão total. Sabemos que a pressão está relacionada com a quantidade de mols que há em um sistema gasoso. E se estamos mudando em favor deste lado aqui, nós estamos favorecendo o lado que tem menos moléculas gasosas. Então, se temos 1 mol aqui, e começamos também com 3 mols aqui, nós estamos favorecendo este lado da reação que é o lado que tem menos moléculas. Isso significa que se estamos mudando em favor dos produtos, estamos diminuindo o número de moléculas gasosas no sistema. E isso, então, vai reduzir a pressão do sistema. Com isso, a gente pode pensar na nossa resposta, que é de que a pressão total diminui na busca pelo equilíbrio, nesta situação, em temperatura constante. Isso porque o coeficiente de reação é menor do que a constante de equilíbrio nesse sistema.