Em um experimento, avaliou-se a seguinte reação química: 2SO2(g) + O2(g) <> 2 SO3(g) As concentrações iniciais de SO2 e O2 foram 0,3 mol/L e 0,2 mol/L,respectivamente. No inicio reação, nao havia S03 no reator,mas atingido o equilíbrio, sua concentração foi igual a 0,2 mol/L. Para esse sistema, a constante de equilíbrio, em termos de concentrações, é igual a:
Soluções para a tarefa
A constante de equilíbrio da reação 2SO2 + O2 ⇔ SO3 é de 40, quando 0,3 mol de SO3 são misturados com 0,2 mol de O2, e no equilíbrio estão presentes 0,2 mol/L de SO3, quando inicialmente sua concentração era nula.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Conceito I: Mol
Em química, a unidade de quantidade de matéria é denominada de mol. Ela corresponde a 6,02x10^23 unidades, tais como moléculas, átomos ou íons.
O número 6,02x10^23 é conhecido como número de Avogadro. Na maioria dos problemas é comum usar 6 x 20^23
Conceito II: Concentração em mol/L
A concentração em mol/L é dada pelo número de mol do soluto dividido pelo volume da solução em litros. Matematicamente podemos expressar tal concentração:
C(mol/L) = n / V onde
C(mol/L) = concentração em mol/L
n = número de mol do soluto
V = volume da solução em litros
Conceito III: Reações Reversíveis
São aquelas que ocorrem em dois sentidos: o sentido direto (reagentes formam produtos) e o sentido inverso (produtos formam reagentes). No equilíbrio, a velocidade da reação direta é igual a velocidade da reação inversa
V1
aA + bB ⇔ cC + Dd
V2
No equilíbrio temos V1 = V2
Conceito IV: Cálculo da constante de equilíbrio Kc
A constante de equilíbrio em termos de concentrações é dada por
Kc = [D]^d x [C]^c / [A]^a x [B]^b
Onde [ ] é a concentração em mol/L dos reagentes e produto
Nesta expressão, substâncias sólidas e água líquida não são consideradas pois são constantes
Quando
Kc =1, o sistema está em equilíbrio ou seja V1 = V2
Kc > 1, o sistema não está em equilíbrio predominando a reação direta (V1)
KC<1, o sistema não está em equilíbrio predominando a reação inversa (V2)
RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO
Passo 1: Escrever a equação da reação química ajustada
A equação, ajustada e balanceada para o processo citado é:
2 SO2(g) + O2(g) ⇔ 2 SO3(g)
O significado desta equação é que 2 mol de SO2 reage com 1 mol de O2 originando 2 mol de SO3
Passo 2: Concentrações iniciais em mol/L dos reagentes e produto formado
Representando entre colchetes as concentrações molares, temos:
[SO2] = 0,3 mol/L
[O2] = 0,2 mol/L
Inicialmente, a concentração de SO3 é zero ou [SO3] = 0 mol/L
Passo 3: Cálculo das quantidades em mol/L do SO3 formado
O problema diz que a concentração de SO3 no equilíbrio é 0,2 mol/L. Logo a concentração do SO3 formado é também 0,2 mol/L uma vez que inicialmente nada havia de SO3 ou seja
[SO3]equilíbrio = [SO3]formado = 0,2 mol/L
Passo 4: Concentrações dos reagentes consumidos
De acordo com a proporção molar descrita no passo 1, temos que se formou-2 mol/L de SO3 então
[O2] = 1/2 [SO3] = 0,1 mol/L
[SO2] = [SO3] = 0,2 mol/L
Passo 5: Concentrações dos reagentes no equilíbrio
Se inicialmente tínhamos 0,3 mol/L e foram consumidos 0,2 mol/L de SO2, sua concentração no equilíbrio é 0,3 – 0,2 = 0,1 mol/L ou seja [SO2] = 0,1 mol/L
Se inicialmente tínhamos 0,2 mol/L e foram consumidos 0,1 mol/L de O2, sua concentração no equilíbrio é 0,2 – 0,1 = 0,1 mol/L ou seja [O2] = 0,1 mol/L
Passo 6: Resumo das Informações do problema
[SO2] + [O2] ⇔ [SO3]
Início 0,3 0,2 0
Reage 0,2 0,1
Forma 0,2
Equilíbrio 0,1 0,1 0,2
Passo 6: Cálculo de Kc
Aplicando a fórmula de Kc para o sistema temos que;
Kc = [SO3]^2/[O2][SO2^2]
Substituindo as concentrações de equilíbrio nesta fórmula temos:
Kc = 0,2^2 /(0,1)x(0,1)^2 = 0,04 / 0,001 = 40
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