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14.5: Quociente da Reação
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CONTEÚDO

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Chemistry

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Reaction Quotient
 
TRANSCRIÇÃO

14.5: Quociente da Reação

O estado de uma reação reversível é convenientemente avaliado através do seu quociente de reação (Q). Para uma reação reversível descrita por m A + n B ⇌ x C + y D, o quociente de reação é derivado diretamente da estequiometria da equação equilibrada como

Eq1

onde o subscrito c denota o uso de concentrações molares na expressão. Se os reagentes e os produtos forem gasosos, um quociente de reação pode ser derivado de forma semelhante utilizando pressões parciais:

Eq2

Observe que as equações de quociente de reação acima são uma simplificação de expressões mais rigorosas que usam valores relativos para concentrações e pressões em vez de valores absolutos. Estes valores relativos de concentração e pressão são não dimensionáveis (não têm unidades); consequentemente, também os quocientes de reação.

O valor numérico de Q varia à medida que uma reação prossegue em direção ao equilíbrio; portanto, pode servir como um indicador útil do estado da reação. Para ilustrar este ponto, considere a oxidação do dióxido de enxofre:

Eq3

Dois cenários experimentais diferentes são possíveis aqui, um em que essa reação é iniciada apenas com uma mistura de reagentes, SO2 e O2, e outro que começa apenas com produto, SO3. Para a reação que começa apenas com uma mistura de reagentes, Q é inicialmente igual a zero:

Eq4

À medida que a reação prossegue para o equilíbrio na direção direta, as concentrações de reagentes diminuem (tal como o denominador de Qc), a concentração do produto aumenta (tal como o numerador de Qc), e o quociente de reação consequentemente aumenta. Quando se atinge o equilíbrio, as concentrações de reagentes e produto permanecem constantes, assim como o valor de Qc.

Se a reação começar apenas com o produto presente, o valor de Qc é inicialmente indefinido (incomensuravelmente grande, ou infinito):

Eq5

Neste caso, a reação prossegue para o equilíbrio na direção inversa. A concentração do produto e o numerador de Qc diminuem com o tempo, as concentrações de reagentes e o denominador de Qc aumentam, e o quociente de reação consequentemente diminui, até que se torna constante em equilíbrio. O valor constante de Q exibido por um sistema em equilíbrio é chamado de constante de equilíbrio, K:

Eq6

Avaliação de um Quociente de Reação

O dióxido de nitrogénio gasoso forma tetróxido de dinitrogénio de acordo com esta equação:

Eq7

Quando se adiciona 0,10 mol de NO2 a um frasco de 1,0 L a 25 °C, a concentração muda de modo a que, em equilíbrio, [NO2] = 0,016 M e [N2O4] = 0,042 M. Antes da formação de qualquer produto, [NO2] = 0,10 M e [N2O4] = 0 M. Assim,

Eq8

Em equilíbrio,

Eq9

Este texto foi adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 13.2 Equilibrium Constants.


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