(Uea 2019)
A reação a seguir, em equilíbrio químico, representa uma das etapas da produção do ácido sulfúrico, que pode ser usado na produção de fertilizantes e no refino do petróleo.
Nesse equilíbrio químico,
Primeiro nós temos que entender o que é o equilíbrio químico.
Considere o cloreto de prata, em meio aquoso o cloreto de prata forma os cátions e ânions Ag+ e Cl- digamos que em uma velocidade vd
porém parte dos íons se combinam novamente restituindo o AgCl (a uma velocidade vi)
o equilíbrio químico é atingido quando a velocidade da reação inversa é igual a velocidade da reação direta vd = vi
Porém alguns fatores afetam o equilíbrio são eles
Concentração dos reagentes ou produtos
Temperatura
Pressão
A reação irá se deslocar no sentido de anular ou atenuar a perturbação e entrar em equilíbrio novamente, essa lei foi enunciada pelo cientista francês Henry Louis Le Chatelier e ficou conhecida como princípio de Le Chatelier.
Quando se provoca uma perturbação em um sistema em equilíbrio, este se desloca no sentido que tende a anular essa perturbação, procurando se ajustar a um novo equilíbrio.
Agora vamos analisar as alternativas.
a) a redução da pressão sobre o sistema favoreceria a formação dos gases reagentes. ✔
O primeiro fator que afeta o equilíbrio que iremos ver é a pressão.
Em reações com presença de gás o aumento na pressão desloca o equilíbrio no sentido de menor volume, enquanto que a diminuição desloca o equilíbrio no sentido de maior volume, vamos exemplificar, considere a reação
no lado esquerdo temos 4 mols de gás, no lado direito temos apenas 2
o volume dos reagentes é maior que dos produtos, sendo assim um aumento na pressão desloca o equilíbrio no sentido dos produtos (menor volume)
diminuindo-a o equilíbrio será deslocado no sentido dos reagentes (maior volume)
E se os volumes nos reagentes e produtos forem iguais? Neste caso a mudança de pressão não desloca o equilíbrio para nenhum dos lados.
No lado esquerdo nós temos 1,5 mol de gás (para as substâncias que não tem coeficiente estequiométrico nós consideramos 1 mol de cada)
e no lado dos produtos há 1 mol de gás
reduzindo a pressão deslocamos o equilíbrio para onde tem mais gás
b) o resfriamento do sistema acarretaria um aumento da concentração de dióxido de enxofre. ✘
O segundo fator que afeta o equilíbrio que iremos ver é a temperatura.
Uma reação em equilíbrio sempre tem 2 direções a direta (para direita) e a inversa (para esquerda)
e para uma reação acontecer ela libera (exotérmica) ou absorve calor (endotérmica), se a reação direta for exo, a inversa será endotérmica e se a reação direta for endo, a inversa será exotérmica
Se aumentarmos a temperatura estaremos favorecendo a reação endotérmica, então por exemplo na primeira situação estaremos deslocando o equilíbrio para a esquerda
e obviamente se diminuirmos a temperatura favoreceremos a reação exotérmica
A formação do dióxido de enxofre ocorre a liberação de calor
isto significa que a reação direta é exotérmica, assim sendo resfriar o sistema desloca o equilíbrio no sentido de formação do SO3, consequentemente aumentando o consumo do SO2 e reduzindo sua concentração
c) a redução da concentração de oxigênio gasoso favoreceria a formação de trióxido de enxofre. ✘
Por fim o terceiro e último fator que alter o equilíbrio é a concentração dos produtos e reagentes.
Se a concentração dos reagentes ou produtos sofrer variação o equilíbrio será afetado.
Se diminuirmos a quantidade de um ou mais reagente o equilíbrio desloca-se no mesmo sentido (sentido dos reagentes, o sistema aumenta a produção dos reagentes na tentativa de voltar ao estado anterior, repor o que foi removido)
o mesmo vale para os produtos
Porém se aumentarmos a quantidade/concentração de um deles deslocamos o equilíbrio no sentido contrário, isto é se aumentarmos os reagentes (ou parte deles) deslocamos o equilíbrio no sentido dos produtos
e se aumentarmos os produtos deslocamos o equilíbrio no sentido dos reagentes1
Diminuindo o oxigênio deslocamos o equilíbrio no sentido dos reagentes
d) a presença de um catalisador aumentaria o tempo necessário para o sistema atingir o estado de equilíbrio. ✘
Toda reação tem uma energia de ativação, energia mínima necessária para que ela ocorra, veja o gráfico abaixo
para sairmos de A para B temos que passar por um ponto de energia máxima, conhecido como complexo ativado
a energia para atingir o complexo é a energia de ativação
Os catalisadores diminuem a energia de ativação
diminuindo também o tempo de reação.
e) o aumento da temperatura sobre o sistema acarretaria um aumento da concentração de trióxido de enxofre. ✘
Aumentar a temperatura desloca o equilíbrio para esquerda
aumentando as concentrações dos reagentes e diminuindo dos produtos.
Gabarito letra a.
1: os reagentes e produtos aos quais nos referimos aqui são aqueles que afetam o equilíbrio, por exemplo, aquosos e gasosos, sólidos e líquidos puros não entram.
Deslocar o equilíbrio em um sentido pode significar consumir mais os reagentes/produtos ou produzir mais reagentes/produtos, exemplo, deslocar o equilíbrio para a direita (sentido dos produtos) significa produzir mais produtos ou consumir mais reagentes e deslocar o equilíbrio para a esquerda (sentido dos reagentes) significa produzir mais reagentes ou consumir mais produtos.
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