CÁLCULO DA CONSTANTE DE EQUILÍBRIO USANDO UMA TABELA

PRÉ-QUÍMICO _____________________________________________________________________

CÁLCULO DA CONSTANTE DE EQUILÍBRIO USANDO UMA TABELA

Introdução

Nos artigos anteriores vimos que a constante de equilíbrio em função das concentrações é na verdade o produto das concentrações dos produtos, dividido pelo produto das concentrações dos reagentes onde cada concentração está elevada a seu coeficiente estequiométrico da equação química.

Vimos ainda, que a constante de equilíbrio (Kc) é determinada a partir das concentrações (em mol/L) das espécies químicas envolvidas no equilíbrio. Isto significa que para o cálculo da constante de equilíbrio apenas usamos as concentrações (mol/L) existentes no equilíbrio, ou seja, quando se atinge o equilíbrio.

Mesmo para explicar o assunto, consideremos o exercício a seguir:

Um equilíbrio envolvida na formação da chuva ácida está representado pela equação:

2SO_2(g) + O_2(g) ⇌ 2SO_3(g)

Em um recipiente de 1 litro, foram misturados 6 mols de dióxido de enxofre e 5 mols de oxigénio. Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio; o número de mols de trióxido de enxofre medido foi 4. O valor aproximado da constante de equilíbrio é:

a 0,53

b 0,66

c 0,75

d 1,33

e 2,33

RESOLUÇÃO

Neste exercício pede-se para calcular a constante de equilíbrio (Kc). No entanto, ao lermos o enunciado do exercício vemos que os dados dos participantes (SO₂, O₂ e SO₃) são fornecidos em mol, porém, sabemos que para calcularmos a constante de equilíbrio temos que ter as concentrações (em mol/L) no equilíbrio. Portanto, para acharmos as concentrações no equilíbrio vamos usar uma tabela. Na verdade exercícios desta natureza são facilmente resolvidos usando-se uma tabela.

Numa primeira fase a tabela será preenchida em mol porém para calcularmos a constante de equilíbrio teremos que determinar as concentrações em mol/L, mas isso fica para depois.

Dados

n(SO₂) = 6 mol

n(O₂) = 5 mol

n(SO₃) = 4 mol

A nossa tabela vai ilustrar três (3) situações, as quais são: Início, Reage/Forma e Equilíbrio (atenção que isto pode variar de autor para autor). Observe:

2SO_2(g) + O_2(g) ⇌ 2SO_3(g)

Fases da reacção	SO₂	O₂	SO₃
Início
Reage/Forma
Equilíbrio

O que temos que fazer agora é preencher esta tabela. Percebam que o exercício diz claramente que são misturados 6 mol de dióxido de enxofre (SO₂) e 5 mol de oxigénio (O₂), portanto, essas são as quantidades existentes no início, logo vamos colocar estes dados na primeira linha (Início). Porém, você pode estar se perguntando onde está a quantidade de trióxido de enxofre no início?. Na verdade não existe, ou seja, é zero, mas isso tem uma explicação:

No início de uma reacção química só temos os reagentes e os produtos ainda não existem e é por isso que no lugar de SO₃ colocaremos zero. Observe:

Fases da reacção	SO₂	O₂	SO₃
Início	6 mol	5 mol	0
Reage/Forma
Equilíbrio

Lendo ainda mais o enunciado do exercício, percebemos que a dado momento diz-se que “depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio; o número de mols de trióxido de enxofre medido foi 4”, portanto, esses 4 mol de SO₃ correspondem a quantidade existente no fim (no equilíbrio) pelo que este dado será colocado na terceira linha: Observe:

Fases da reacção	SO₂	O₂	SO₃
Início	6 mol	5 mol	0
Reage/Forma
Equilíbrio			4 mol

Agora vamos pensar juntos: Vocês concordam que no início da reacção não havia nada de trióxido de enxofre (SO₃) pois a reacção ainda não começou a ocorrer. Porém, vemos que no fim (equilíbrio) temos 4 mol de SO₃, vocês concordam então que esses 4 mol é foram formados? Já que no início não havia nada. Então coloquemos este dado na segunda linha (Reage/Forma). Observe:

Fases da reacção	SO₂	O₂	SO₃
Início	6 mol	5 mol	0
Reage/Forma			4 mol
Equilíbrio			4 mol

O passo seguinte á determinarmos o quanto de SO₂ reagiu e quanto de O₂ também reagiu a partir dos 4 mol de SO₃ formados (segunda linha) mas para tal temos que usar a proporção estequiométrica (coeficientes estequiométricos) da nossa equação da reacção. (é importante a equação estar acertada ou balanceada!).

Portanto, 4 mol de SO₂ é que reagiram e 2 mol de O₂ é que também reagiram, logo vamos colocar estes dados na segunda linha (Reage/Forma). Observe:

Fases da reacção	SO₂	O₂	SO₃
Início	6 mol	5 mol	0
Reage/Forma	4 mol	2 mol	4 mol
Equilíbrio			4 mol

E finalmente para acharmos as quantidades no equilíbrio temos que ter em mente o seguinte raciocínio: Quando uma reaccão química ocorre os reagentes vão sendo consumidos e como consequência a sua concentração vai diminuindo, por outro lado, a medida que a reacção ocorre os produtos vão sendo formados e consequentemente a sua concentração aumenta. Observe:

Fases da reacção	SO₂	O₂	SO₃
Início	6 mol	5 mol	0
Reage/Forma	-4 mol	-2 mol	+ 4 mol
Equilíbrio			4 mol

Notem que colocamos as quantidades de SO₂ e O₂ com sinal negativo e a de SO₃ com sinal positivo justamente para mostrar que os reagentes são consumidos e os produtos são formados. (Geralmente não se colocam estes sinais, só o fizemos para dar a entender o que acabamos de explicar).

Portanto, para acharmos as quantidades no equilíbrio, no caso dos reagentes: é só pegarmos a(s) quantidade (s) no início e substrair a (s) quantidade (s) que reagiu (reagiram): (INÍCIO – REAGIU).

E no caso dos produtos: é só pegarmos a(s) quantidade (s) no INÍCIO e adicionar (somar) a quantidade (s) que se formou: (INÍCIO + FORMADO). Observe:

Fases da reacção	SO₂	O₂	SO₃
Início	6 mol	5 mol	0
Reage/Forma	4 mol	2 mol	+ 4 mol
Equilíbrio	6 mol – 4 mol = 2 mol	5 mol – 2 mol = 3 mol	0 + 4 mol = 4 mol

E assim fica:

Fases da reacção	SO₂	O₂	SO₃
Início	6 mol	5 mol	0
Reage/Forma	4 mol	2 mol	4 mol
Equilíbrio	2 mol	3 mol	4 mol

Como vemos já temos as quantidades no equilíbrio, porém lembre-se que estão em mol, logo para calcularmos a constante temos que calcular primeiro as concentrações em mol/L de SO₂, O₂ e SO₃ uma vez que o exercício já deu o volume, que é de 1 L:

Cálculo das concentrações em mol/L