14.4
Cálculo da Constante de Equilíbrio
O equilíbrio constante, Kc, pode ser determinado através da substituição dos valores correspondentes para a expressão de equilíbrio constante se as concentrações de todos os reagentes e produtos em equilíbrio forem conhecidas. Uma mistura gasosa de dióxido de enxofre e oxigénio a 530 graus Celsius é permitida para reagir de acordo com a reação demonstrada. Em equilíbrio, a mistura contém 0, 10 molar de dióxido de enxofre, 0, 15 molar de oxigénio, e 10, 88 molar de trióxido de enxofre.
Ao substituir os valores na expressão de equilíbrio, o Kc é igual a 7, 9 10⁴. O Kc também pode ser calculado desde que a concentração inicial de todos os componentes e a concentração de concentração de pelo menos um composto seja conhecida. As concentrações de equilíbrio desconhecidas podem ser calculadas utilizando a estequiometria de reação.
É utilizada uma tabela ICE para organizar a informação para as concentrações inicial, de mudança e de equilíbrio da reação. Quando é permitido uma mistura de reação que contém 0, 11 molar de nitrogénio e 0, 36 molar de hidrogénio alcançar o equilíbrio a 500 graus Celsius, ela produz 0, 020 molar de amoníaco em equilíbrio. Para calcular o Kc, as concentrações de equilíbrio do nitrogénio e hidrogénio precisam de ser determinadas.
A estequiometria da reação mostra que 1 mol de gás de nitrogénio e 3 mols de gás de hidrogénio são obrigados a produzir 2 mols de gás de amoníaco. A mudança, x, quando multiplicada pelos coeficientes dos reagentes e produtos, denota a concentração dos reagentes consumidos e a concentração do produto produzido para alcançar o equilíbrio. Se 2x é igual a 0, 020, x é igual a 0, 010.
A concentração de equilíbrio do nitrogénio e hidrogénio pode então ser determinada pela subtração da respectiva alteração da concentração desde que a sua concentração inicial equivale a 0, 10 e 0, 33 molar, respetivamente. Ao substituir as concentrações de equilíbrio na expressão Kc Kc, o Kc é igual a 0, 11. O Kp para reações que envolvam gases pode ser calculado utilizando uma tabela ICE e a expressão de equilíbrio escrita com pressões parciais.
A constante de equilíbrio para uma reação é calculada a partir das concentrações de equilíbrio (ou pressões) dos seus reagentes e produtos. Se estas concentrações forem conhecidas, o cálculo envolve simplesmente a sua substituição na expressão Kc.
Por exemplo, o dióxido de nitrogénio gasoso forma tetróxido de dinitrogénio de acordo com esta equação:
Quando se adiciona 0,10 mol de NO2 a um frasco de 1,0 L a 25 °C, a concentração muda de modo a que, em equilíbrio, [NO2] = 0,016 M e [N2O4] = 0,042 M. O valor da constante de equilíbrio para a reação pode ser calculado da seguinte forma:
Um exemplo um pouco mais desafiante é mostrado a seguir, no qual a estequiometria da reação é usada para derivar concentrações de equilíbrio a partir da informação fornecida. A estratégia básica desta computação é útil para muitos tipos de cálculos de equilíbrio e depende do uso de termos para as concentrações de reagentes e produtos inicialmente presentes, para como elas mudam à medida que a reação prossegue, e para o que elas são quando o sistema atinge o equilíbrio. O acrónimo ICE é comumente usado para referir essa abordagem matemática, e os termos de concentração são geralmente reunidos em um formato tabular chamado de tabela ICE.
Cálculo de uma Constante de Equilíbrio
As moléculas de iodo reagem reversivelmente com iões iodeto para produzir iões triiodeto.
Se uma solução com concentrações de I2 e I− ambas iguais a 1,000 × 10−3 M antes da reação der uma concentração de equilíbrio de I2 de 6,61 × 10−4 M, qual é a constante de equilíbrio para a reação?
Para calcular as constantes de equilíbrio, são necessárias concentrações de equilíbrio para todos os reagentes e produtos:
São fornecidas as concentrações iniciais dos reagentes e a concentração de equilíbrio do produto. Esta informação pode ser usada para derivar termos para as concentrações de equilíbrio dos reagentes, apresentando todas as informações em uma tabela ICE.
| I2 (aq) | I− (aq) | I3− (aq) | |
| Concentração Inicial (M) | 1,000 × 10−3 | 1,000 × 10−3 | 0 |
| Alteração (M) | −x | −x | +x |
| Concentração em Equilíbrio (M) | 1,000 × 10−3 − x | 1,000 × 10-3 − x | x |
Em equilíbrio a concentração de I2 é 6,61 × 10−4 M por isso
A tabela ICE pode agora ser atualizada com valores numéricos para todas as suas concentrações:
| I2 (aq) | I− (aq) | I3− (aq) | |
| Concentration Inicial (M) | 1,000 × 10−3 | 1,000 × 10−3 | 0 |
| Alteração (M) | −3,39 × 10−4 | −3,39 × 10−4 | +3,39 × 10-4 |
| Concentração em Equilíbrio (M) | 6,61 × 10−4 | 6,61 × 10−4 | 3,39 × 10−4 |
Por fim, as concentrações de equilíbrio podem ser substituídas na expressão Kc e resolvidas:
Este texto foi adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 13.4 Equilibrium Calculations.
O equilíbrio constante, Kc, pode ser determinado através da substituição dos valores correspondentes para a expressão de equilíbrio constante se as concentrações de todos os reagentes e produtos em equilíbrio forem conhecidas. Uma mistura gasosa de dióxido de enxofre e oxigénio a 530 graus Celsius é permitida para reagir de acordo com a reação demonstrada. Em equilíbrio, a mistura contém 0, 10 molar de dióxido de enxofre, 0, 15 molar de oxigénio, e 10, 88 molar de trióxido de enxofre.
Ao substituir os valores na expressão de equilíbrio, o Kc é igual a 7, 9 10⁴. O Kc também pode ser calculado desde que a concentração inicial de todos os componentes e a concentração de concentração de pelo menos um composto seja conhecida. As concentrações de equilíbrio desconhecidas podem ser calculadas utilizando a estequiometria de reação.
É utilizada uma tabela ICE para organizar a informação para as concentrações inicial, de mudança e de equilíbrio da reação. Quando é permitido uma mistura de reação que contém 0, 11 molar de nitrogénio e 0, 36 molar de hidrogénio alcançar o equilíbrio a 500 graus Celsius, ela produz 0, 020 molar de amoníaco em equilíbrio. Para calcular o Kc, as concentrações de equilíbrio do nitrogénio e hidrogénio precisam de ser determinadas.
A estequiometria da reação mostra que 1 mol de gás de nitrogénio e 3 mols de gás de hidrogénio são obrigados a produzir 2 mols de gás de amoníaco. A mudança, x, quando multiplicada pelos coeficientes dos reagentes e produtos, denota a concentração dos reagentes consumidos e a concentração do produto produzido para alcançar o equilíbrio. Se 2x é igual a 0, 020, x é igual a 0, 010.
A concentração de equilíbrio do nitrogénio e hidrogénio pode então ser determinada pela subtração da respectiva alteração da concentração desde que a sua concentração inicial equivale a 0, 10 e 0, 33 molar, respetivamente. Ao substituir as concentrações de equilíbrio na expressão Kc Kc, o Kc é igual a 0, 11. O Kp para reações que envolvam gases pode ser calculado utilizando uma tabela ICE e a expressão de equilíbrio escrita com pressões parciais.
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14.4 : Cálculo da Constante de Equilíbrio
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