UECE 2022
A equação que define a constante de equilíbrio foi formulada pelos químicos noruegueses Cato Maximilian Gulberg (1836–1902) e Peter Waage (1833–1900) em 1864.
Considerando a constante de equilíbrio (K), assinale a afirmação verdadeira.
A constante de equilíbrio é a razão entre as constantes de velocidade da reação direta e da reação inversa.
Quando uma reação é expressa pela soma de duas reações, a constante de equilíbrio da reação total é a soma das constantes de equilíbrio das reações individuais.
O valor de K independe da forma como a equação química é balanceada.
Apenas as concentrações de sólidos puros são constantes e não são consideradas para efeito de cálculo da constante de equilíbrio.
Resolução
Resolução passo a passo
Para identificar qual das afirmações sobre a constante de equilíbrio (K) é verdadeira, avaliemos cada uma delas à luz da teoria de equilíbrio químico.
1. Definição cinética de K
Num sistema reversível genérico \(aA+bB \rightleftharpoons cC+dD\), as velocidades da reação direta e inversa são:
\[v_\text{direta}=k_\text{f}[A]^a[B]^b\qquad\text{e}\qquad v_\text{inversa}=k_\text{r}[C]^c[D]^d\]
No equilíbrio, as velocidades se igualam (\(v_\text{direta}=v_\text{inversa}\)), o que leva a:
\[k_\text{f}[A]^a[B]^b=k_\text{r}[C]^c[D]^d\]
Rearranjando, obtém-se:
\[\frac{k_\text{f}}{k_\text{r}}=\frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}=K_c\]
Portanto, K é a razão entre as constantes de velocidade direta e inversa, confirmando a veracidade da alternativa A.
2. Verificação das demais afirmações
- Soma de reações. Quando somamos reações, multiplicamos (não somamos) seus K: \(K_\text{total}=K_1\cdot K_2\). Logo, B é falsa.
- Dependência do balanceamento. Se multiplicarmos toda a equação por um fator n, a nova constante será \(K^{n}\). Assim, C é falsa.
- Espécies puras. Tanto sólidos quanto líquidos puros (fase condensada) têm atividade unitária e não entram no K. A alternativa D menciona apenas sólidos, logo é incompleta e, portanto, falsa.
3. Conclusão
A única afirmação correta é a alternativa A.
Dicas
Erros Comuns
Revisão de Conceitos
- Constante de equilíbrio (K): relação entre atividades (ou concentrações/parciais) dos produtos e reagentes no equilíbrio, cada termo elevado ao seu coeficiente estequiométrico.
- Relação com cinética: \(K=\dfrac{k_\text{f}}{k_\text{r}}\).
- Soma de reações: ao somar duas reações, multiplica-se suas constantes (\(K_\text{total}=K_1K_2\)).
- Dependência de estequiometria: se a equação é multiplicada por n, \(K' = K^n\); se invertida, \(K' = 1/K\).
- Espécies com atividade unitária: sólidos e líquidos puros não aparecem na expressão de K.
