Por Lee Johnson • Atualizado em 24 de março de 2022

O equilíbrio químico descreve o estado estacionário de uma reação reversível onde os reagentes se convertem em produtos e vice-versa em taxas iguais. Na prática, os químicos quantificam esse equilíbrio usando a constante de equilíbrio, Kp , que liga as pressões parciais dos gases envolvidos.

Compreendendo a constante de equilíbrio

Para uma reação genérica em fase gasosa:

\(aA(g)+bB(g)\arpões direitaesquerda cC(g)+dD(g)\)

a constante de equilíbrio é definida como:

\(K_p =\frac{(P_C)^c(P_D)^d}{(P_A)^a(P_B)^b}\)

Quando todos os coeficientes estequiométricos são iguais a um, a expressão é simplificada para “produtos sobre reagentes”. Esta forma é válida apenas em equilíbrio.

Às vezes você verá a constante de equilíbrio expressa em termos de concentrações molares, Kc , relacionado a Kp por:

\(K_p =K_c (RT)^{\Delta n}\)

onde Δn é a mudança no número de moles de gás entre produtos e reagentes.

Reorganizando a equação para encontrar a pressão de equilíbrio

A etapa principal é introduzir a variável x , que representa a mudança na pressão do valor inicial até o equilíbrio. Suponha que a pressão inicial de cada reagente seja P_i e os produtos começam com pressão zero. Então cada pressão de equilíbrio pode ser expressa em termos de x .

Com todos os coeficientes definidos como um, o Kp expressão torna-se:

\(\begin{aligned}K_p &=\frac{x^2}{(P_i - x)^2}\end{aligned}\)

Resolvendo para x dá:

\(x =\frac{\sqrt{K_p}\,P_i}{1 + \sqrt{K_p}}\)

A pressão parcial de equilíbrio de um reagente é P_i - x , enquanto o de um produto é simplesmente x .

Exemplo:Produção de Clorometano

Considere a reação:

\(\text{CH}_3\text{OH(g)} + \text{HCl(g)} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{Cl(g)} + \text{H}_2\text{O(g)}\)

Com Kp =5{}900 e uma pressão inicial P_i =0,75  atm para cada reagente, calcule x :

\(\begin{aligned} x &=\frac{\sqrt{K_p}\,P_i}{1 + \sqrt{K_p}} \\ &=\frac{\sqrt{5900}\times 0,75\;\text{atm}}{1 + \sqrt{5900}} \\ &\approx 0,74\;\text{atm}\end{aligned}\)

Assim, a pressão de equilíbrio de cada produto é cerca de 0,74atm, e a de cada reagente é 0,75 - 0,74 =0,01  caixa eletrônico.

Seguindo esta abordagem sistemática, você pode determinar com precisão as pressões de equilíbrio para qualquer reação em fase gasosa.