Quantidades, constantes e condições de equilíbrio em mudança
Introduzido| English | Significado |
|---|---|
| dynamic equilibrium/daɪˈnæmɪk ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | equilíbrio dinâmico |
| equilibrium constant/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm ˈkɒnstənt/ | constante de equilíbrio |
| partial pressure/ˈpɑːʃl ˈpreʃə/ | pressão parcial |
Por que taxas de reação iguais não significam concentrações iguais?
- Um sistema reversível fechado pode atingir equilíbrio dinâmico contendo muito mais produto do que reagente. As taxas direta e inversa são iguais; as quantidades não precisam ser.
- Uma constante de equilíbrio descreve a composição de equilíbrio para uma reação e temperatura informadas. Primeiro escreva a equação, fases e direção; alterar a equação altera sua expressão.
Construa a expressão a partir da equação
- Para $aA+bB\rightleftharpoons cC+dD$, use $K_c=\dfrac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$ com concentrações de equilíbrio. Os coeficientes tornam-se expoentes. Para N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g), a expressão é $\dfrac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3}$.
- Na expressão heterogênea usual, omita sólidos puros e líquidos puros. Para CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g), $K_c=[CO_2]$ enquanto ambos os sólidos permanecem presentes. Um soluto dissolvido não é omitido apenas por ser aquoso. Derive as unidades da expressão real.
Qual é a expressão usual de Kc para CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g), enquanto ambos os sólidos estão presentes?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Sólidos puros são omitidos na expressão usual, restando [CO₂]. Alterar a quantidade de um sólido não entra em Kc enquanto as fases necessárias permanecerem.
Use um inventário de mols em equilíbrio antes de dividir pelo volume
- Para A(g) + B(g) ⇌ C(g), comece com 0.500 mol cada de A e B e nenhum C em 2.00 dm³. Se 0.200 mol C se forma, a proporção 1:1:1 consome 0.200 mol de cada reagente: as quantidades em equilíbrio são 0.300, 0.300 e 0.200 mol.
- Divida cada quantidade pelo mesmo volume: $[A]=[B]=0.150\,\dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{dm}^3}$ e $[C]=0.100\,\dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{dm}^3}$. Assim $K_c=\dfrac{0.100}{0.150\times0.150}=4.44\,\dfrac{\mathrm{dm}^3}{\mathrm{mol}}$. As concentrações iniciais não podem ser substituídas pelas concentrações de equilíbrio.
O volume não se cancela em todas as expressões. Aqui o numerador tem um fator de concentração e o denominador dois, restando um fator de volume geral. Em contraste, para A ⇌ B, Kc = [B]/[A] = n(B)/n(A) no mesmo recipiente e é adimensional na expressão do curso.
A(g) + B(g) ⇌ C(g): quantidades de equilíbrio são 0.300, 0.300 e 0.200 mol em 2.00 dm³. Calcule Kc em dm³ por mol.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Concentrações de equilíbrio são 0.150, 0.150 e 0.100 mol por dm³. Kc = 0.100/(0.150 × 0.150) = 4.44 dm³ por mol. Usar apenas quantidades omitiria o fator volume necessário.
Converta quantidades gasosas em pressões parciais
- A pressão parcial é fração molar × pressão total: $p_i=\dfrac{n_i}{n_{total}}P$. Para N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g), $K_p=\dfrac{p(NO_2)^2}{p(N_2O_4)}$. Use a unidade de pressão especificada; este programa usa atm.
- Em equilíbrio, 1.00 mol N₂O₄ e 2.00 mol NO₂ têm pressão total 3.00 atm. Suas pressões parciais são 1.00 e 2.00 atm, logo $K_p=2.00^2/1.00=4.00\,\mathrm{atm}$. Para a decomposição do carbonato, $K_p=p(CO_2)$ enquanto ambos os sólidos puros estão presentes.
N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g): quantidades de equilíbrio são 1.00 e 2.00 mol, com pressão total de 3.00 atm. Encontre Kp em atm.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Frações molares 1/3 e 2/3 resultam em pressões parciais de 1.00 e 2.00 atm. Kp = (2.00)²/1.00 = 4.00 atm.
Distinga mudança de composição de mudança na constante
- A temperatura fixa, alterar concentração ou pressão pode mudar a composição de equilíbrio, mas não K. Um catalisador acelera a aproximação ao equilíbrio sem alterar K ou sua composição. Elevar a temperatura reduz K para uma reação direta exotérmica e aumenta K para uma reação direta endotérmica; essa mudança em K explica a composição dependente da temperatura.
- Um K grande favorece produtos para sua expressão declarada; não prova reação rápida nem reagentes remanescentes nulos. Onde a relação $\Delta S_{total}=R\ln K$ for fornecida, use o K adimensional padronizado adequadamente: valores positivos, zero e negativos correspondem a K > 1, K = 1 e K < 1. Verifique a temperatura declarada e as convenções de estado padrão antes de usá-lo.
Não tire o logaritmo de um valor Kp dimensional não convertido. Não insira pressão total no lugar de toda pressão parcial gasosa, inclua quantidades de sólido puro na expressão usual ou afirme que um catalisador aumenta o rendimento em equilíbrio.
Escreva fases e coeficientes, encontre quantidades em equilíbrio, depois calcule concentrações ou pressões parciais e derive K com suas unidades. Mudanças de temperatura alteram K; concentração, pressão e catalisadores não alteram seu valor a temperatura fixa.
A temperatura fixa, adicionar um catalisador aumenta a constante de equilíbrio.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Ambas as direções tornam-se mais rápidas. O sistema atinge a mesma composição de equilíbrio antes, com o mesmo K a temperatura fixa.
Para uma reação direta endotérmica, como o aumento da temperatura altera K?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
A direção direta endotérmica é favorecida pelo aumento da temperatura, então a expressão de equilíbrio produto-para-reactivo aumenta. Isso é uma mudança em K, diferentemente de uma mudança de pressão a temperatura fixa.