Voltar ao inícioFísica e Química A · 11.º ano · Mudar de matéria
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11.º ano A · Física e Química A
Equilíbrio químico · A constante de equilíbrio

Cálculo de Kc e de concentrações de equilíbrio

Na aula laboratorial, a turma da Leonor deixou um sistema fechado a evoluir até as cores deixarem de mudar e mediu as concentrações. Com três números numa tabela, consegue-se calcular uma constante que caracteriza a reação a essa temperatura. E, conhecida essa constante, também se descobre um valor que ficou por medir. Como se faz?

Calcular Kc a partir das concentrações

No equilíbrio, as concentrações deixam de variar. Para uma reação $a\,\text{A} + b\,\text{B} \rightleftharpoons c\,\text{C} + d\,\text{D}$, em sistema homogéneo, a constante de equilíbrio é:

Porquê esta forma? A constante compara «quanto há de produtos» com «quanto há de reagentes» quando o sistema deixa de evoluir. Por isso o valor só depende da temperatura, e não das quantidades iniciais.

Pratica★☆☆Por começar
Num recipiente fechado, a certa temperatura, o equilíbrio $\text{N}2\text{O}4\ \text{(g)} \rightleftharpoons 2\ \text{NO}2\ \text{(g)}$ atingiu as concentrações…

Num recipiente fechado, a certa temperatura, o equilíbrio $\text{N}_2\text{O}_4\ \text{(g)} \rightleftharpoons 2\ \text{NO}_2\ \text{(g)}$ atingiu as concentrações $[\text{N}_2\text{O}_4] = 0,040\ \text{mol/dm}^3$ e $[\text{NO}_2] = 0,020\ \text{mol/dm}^3$.

  1. a) Escreve a expressão de $K_c$ para este equilíbrio.
  2. b) Calcula o valor de $K_c$ a essa temperatura.
Resolver

Concentrações a partir de quantidades de matéria

Por vezes dão-te a quantidade de matéria $n$ e o volume $V$ do recipiente. A concentração obtém-se com

$$c = \frac{n}{V}$$

com $n$ em mol e $V$ em dm³. Inversamente, $n = c\times V$.

Pratica★★☆Por começar
No laboratório da escola, a turma da Leonor estudou o equilíbrio $\text{H}2\ \text{(g)} + \text{I}2\ \text{(g)} \rightleftharpoons 2\ \text{HI}\ \text{(g)}$ a…

No laboratório da escola, a turma da Leonor estudou o equilíbrio $\text{H}_2\ \text{(g)} + \text{I}_2\ \text{(g)} \rightleftharpoons 2\ \text{HI}\ \text{(g)}$ a $445\ ^{\circ}\text{C}$ e mediu as concentrações no equilíbrio:

Espécie H₂ I₂ HI
Concentração (mol/dm³) 0,040 0,020 0,20
  1. a) Calcula o valor de $K_c$ a $445\ ^{\circ}\text{C}$.
  2. b) Se o recipiente tiver a capacidade de $2,0\ \text{dm}^3$, determina a quantidade de matéria de HI (em moles) presente no equilíbrio.
Resolver

Usar Kc para encontrar uma concentração

Se conheces $K_c$ (à temperatura em causa) e todas as concentrações menos uma, a expressão de $K_c$ é uma equação com uma só incógnita. Isola-a e calcula.

Pratica★★☆Por começar
Para o equilíbrio $\text{H}2 + \text{I}2 \rightleftharpoons 2\ \text{HI}$, $K_c = 50$ a certa temperatura. Numa mistura em equilíbrio mediram-se…

Para o equilíbrio $\text{H}_2 + \text{I}_2 \rightleftharpoons 2\ \text{HI}$, $K_c = 50$ a certa temperatura. Numa mistura em equilíbrio mediram-se $[\text{HI}] = 0,50\ \text{mol/dm}^3$ e $[\text{I}_2] = 0,020\ \text{mol/dm}^3$, mas a leitura da concentração de $\text{H}_2$ perdeu-se.

  1. a) Escreve a expressão de $K_c$ e reescreve-a de modo a isolar $[\text{H}_2]$.
  2. b) Calcula a concentração de $\text{H}_2$ na mistura em equilíbrio.
Resolver

Misturas diferentes, o mesmo equilíbrio

A temperatura constante, $K_c$ é sempre o mesmo, mesmo que se partam de quantidades iniciais diferentes. Assim, dadas várias misturas em equilíbrio, calcula-se $K_c$ para cada uma. Se os valores coincidirem (dentro dos erros de medição), todas pertencem ao mesmo equilíbrio e à mesma temperatura. Um valor diferente indica que a mistura não está em equilíbrio ou que a temperatura é outra.

Para $2\ \text{NO}_2 \rightleftharpoons 2\ \text{NO} + \text{O}_2$:

$$K_c=\frac{[\text{NO}]^2[\text{O}_2]}{[\text{NO}_2]^2}$$
Pratica★★★Por começar
A certa temperatura, prepararam-se cinco misturas, em recipientes fechados, das espécies $\text{NO}2$, $\text{NO}$ e $\text{O}2$, que participam no equilíbrio…

A certa temperatura, prepararam-se cinco misturas, em recipientes fechados, das espécies $\text{NO}_2$, $\text{NO}$ e $\text{O}_2$, que participam no equilíbrio $2\ \text{NO}_2\ \text{(g)} \rightleftharpoons 2\ \text{NO}\ \text{(g)} + \text{O}_2\ \text{(g)}$. Decorrido tempo suficiente, mediram-se as concentrações registadas na tabela.

Mistura [NO₂] (mol/dm³) [NO] (mol/dm³) [O₂] (mol/dm³)
1 0,10 0,050 0,020
2 0,20 0,10 0,020
3 0,050 0,040 0,010
4 0,040 0,020 0,050
5 0,10 0,10 0,005
  1. a) Para cada mistura, calcula o valor da expressão $Q = \frac{[\text{NO}]^2 \cdot [\text{O}_2]}{[\text{NO}_2]^2}$ com as concentrações medidas.
  2. b) Indica, justificando, quais das misturas tinham já atingido o equilíbrio.
  3. c) Conclui qual é o valor de $K_c$ a essa temperatura.
Resolver

Em resumo

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