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UCB 2019
Na história da química, um dos processos químicos mais conhecidos é o de Haber-Bosch. De forma simplificada, o intuito do processo é a obtenção da amônia a partir do nitrogênio gasoso, que é abundante na atmosfera. Tal processo pode ser representado pela equação química a seguir.
A constante de equilíbrio Kp, na temperatura de 300 K, é igual a 4,3 10⁻³, e a reação é exotérmica.
Com base nessas informações, assinale a alternativa correta.
a
A variação da entalpia associada à reação tem valor positivo.
b
A 300 K e a baixas pressões, a reação no equilíbrio tende a formar mais produtos que reagentes.
c
O abaixamento da temperatura de reação desloca o equilíbrio para a formação da amônia, mas diminui a velocidade de reação.
d
O abaixamento da temperatura de reação diminui a energia de ativação do fenômeno, tornando o processo mais lento.
e
A mudança de pressão sobre o sistema faz com que haja deslocamento do equilíbrio, transformando o valor da constante de equilíbrio Kp.
Ver resposta
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Resposta
C
Resolução
\[\text{N}_2(g)+3\text{H}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \]
• A reação é exotérmica ⇒ \(\Delta H < 0\).
• O valor de \(K_p=4,3\times10^{-3}<1\) a 300 K indica que, nessa temperatura, o equilíbrio favorece os reagentes (lado esquerdo).
Efeito da temperatura (Princípio de Le Châtelier)
– Em processos exotérmicos, a diminuição de T desloca o equilíbrio para o lado que libera calor, isto é, para os produtos (amônia).
– Contudo, a redução de T diminui a energia cinética média das moléculas, diminuindo a velocidade da reação (lei de Arrhenius).
Efeito da pressão (Le Châtelier)
– Diminuir a pressão favorece o lado com maior número de mols gasosos (4 mols de reagentes > 2 mols de produtos) ⇒ deslocamento para os reagentes.
– A constante de equilíbrio \(K_p\) só varia com a temperatura; alterações de pressão mudam apenas as concentrações parciais, não o valor de \(K_p\).
Juntando as informações, a única alternativa que reconhece ambos os efeitos (deslocamento para amônia e queda na velocidade) é a alternativa C.
• A reação é exotérmica ⇒ \(\Delta H < 0\).
• O valor de \(K_p=4,3\times10^{-3}<1\) a 300 K indica que, nessa temperatura, o equilíbrio favorece os reagentes (lado esquerdo).
Efeito da temperatura (Princípio de Le Châtelier)
– Em processos exotérmicos, a diminuição de T desloca o equilíbrio para o lado que libera calor, isto é, para os produtos (amônia).
– Contudo, a redução de T diminui a energia cinética média das moléculas, diminuindo a velocidade da reação (lei de Arrhenius).
Efeito da pressão (Le Châtelier)
– Diminuir a pressão favorece o lado com maior número de mols gasosos (4 mols de reagentes > 2 mols de produtos) ⇒ deslocamento para os reagentes.
– A constante de equilíbrio \(K_p\) só varia com a temperatura; alterações de pressão mudam apenas as concentrações parciais, não o valor de \(K_p\).
Juntando as informações, a única alternativa que reconhece ambos os efeitos (deslocamento para amônia e queda na velocidade) é a alternativa C.
Dicas
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Determine se a reação libera ou absorve calor.
Lembre-se: baixar a temperatura favorece o lado que libera calor.
Verifique o efeito de pressão observando o número de mols gasosos de cada lado.
Erros Comuns
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Assumir que baixar a pressão sempre favorece a formação de produtos.
Confundir velocidade de reação com posição de equilíbrio.
Pensar que a energia de ativação varia com a temperatura.
Revisão
- Constante de equilíbrio (K): depende apenas da temperatura. \(K\ll1\) ⇒ equilíbrio favorece reagentes.
- Princípio de Le Châtelier: o sistema se opõe a perturbações (T, P, concentração).
- Reações exotérmicas: liberam calor (\(\Delta H<0\)); baixar T desloca para produtos.
- Energia de ativação e velocidade: segundo Arrhenius, T mais baixa reduz a frequência de colisões eficazes, diminuindo a velocidade; a energia de ativação em si não muda com T.
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