IME/ITA ⇒ (IME-88/89) Constante de Equilíbrio Tópico resolvido

[Jigsaw]

(IME-88/89) Uma amostra de IBr, de massa 8,28 g, é aquecida a 227º C em um recipiente de 0,250 l, decompondo-se parcialmente em iodo e bromo. Sabendo-se que, ao atingir o equilíbrio, em fase gasosa, a pressão parcial do bromo é de 3,08 atm, calcule o valor da constante de equilíbrio.

Resposta

---

S/ GAB

[Ósmio]

Olá Jigsaw,

Vamos montar a reação, a tabela de equilíbrio e o K.

[tex3]\begin{array}{ccccc}
Equação & 2IBr_{(g)} & \rightleftarrows & I_{2(g)} & + &Br_{2(g)}\\
T=0 & X & {} & 0 & { } & 0\\
Reação & -n & {} & +\frac{1}{2}n& {} &+\frac{1}{2}n \\
Equilíbrio &X-n & {} &+ \frac{1}{2}n & {} & +\frac{1}{2}n\\
\end{array}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\begin{array}{ccccc}
Equação & 2IBr_{(g)} & \rightleftarrows & I_{2(g)} & + &Br_{2(g)}\\
T=0 & X & {} & 0 & { } & 0\\
Reação & -n & {} & +\frac{1}{2}n& {} &+\frac{1}{2}n \\
Equilíbrio &X-n & {} &+ \frac{1}{2}n & {} & +\frac{1}{2}n\\
\end{array}[/tex3]

[tex3]K=\frac{[I_2]*[Br_2]}{[IBr]^{2}}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]K=\frac{[I_2]*[Br_2]}{[IBr]^{2}}[/tex3]

Vamos calcular a concentração de bromo gerados que será igual a de iodo, no equilíbrio:

[tex3]M=\frac{P}{RT}=\frac{3,08}{0,08*500}=0,077mol/L[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]M=\frac{P}{RT}=\frac{3,08}{0,08*500}=0,077mol/L[/tex3]

Agora a concentração inicial de IBr:

[tex3]Mi=\frac{\frac{8,28}{207}}{0,250}=0,16[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]Mi=\frac{\frac{8,28}{207}}{0,250}=0,16[/tex3]

Depois, as concentrações no equilíbrio:

[tex3][I_2]=[Br_2]=0,077M\\ [Ibr]=0,16-2*0,077=6*10^{-3}M[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3][I_2]=[Br_2]=0,077M\\ [Ibr]=0,16-2*0,077=6*10^{-3}M[/tex3]

Aplicando na constante, chegamos a um valor de 164,7.

Espero ter ajudado . Essa foi minha tentativa

[Jigsaw]

Ósmio, me parece que I₂ e Br₂ NÃO tem coeficientes na TABELA, confere? De qualquer forma não teve influência no resultado.

[Ósmio]

Jigsaw,

verdade, foi descuido!!!

[jgcunha1]

Essa solução está errada, o certo é colocar a pressão dos gases e não sua concentração na constante de equilíbrio

[jgcunha1]

Algumas observações que são omitidas no ensino médio
1- líquido sempre entra em concentração na constante de equilíbrio e gás sempre como pressão estando em mol/l e atm respectivamente
2- Apesar de em um equilíbrio com gás vc poder definir kc e poder relaciona-lo com kp, o kc não tem significado químico para equilíbrio de gases, é apenas uma expressão matemática, o mesmo vale para o kp em equilíbrio de líquidos
3- k é adimensional pois o que entra na constante na verdade é uma parada chamada atividade, que para gás é a pressão do gás dividio por 1 atm e para líquido é a concentração do líquido dividido pela concentração de 1 mol/L que é igual numericamente respectivamente as pressões e concentrações de gases e líquidos, por isso eles sempre entram assim

Segue a solução correta

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[Ósmio]

jgcunha1,

Sim, o valor no final está errado. Cheguei ao mesmo resultado usando as concentrações:

[tex3]M_{Br_2}=M_{I_2}=\frac{3,08}{0,082×500}\\M_{IBr}=\frac{6,56}{0,082×500}-2×\frac{3,08}{0,082×500}\\M_{IBr}=\frac{0,4}{0,082×500}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]M_{Br_2}=M_{I_2}=\frac{3,08}{0,082×500}\\M_{IBr}=\frac{6,56}{0,082×500}-2×\frac{3,08}{0,082×500}\\M_{IBr}=\frac{0,4}{0,082×500}[/tex3]

Perceba que ao aplicarmos essas frações na relação de Kc, os denominadores serão cancelados e chegaremos a (3,08)^2/(0,4)^2, dando 59,29.

A variação no número de mols gasosos é zero, então, como você mencionou, guardando a idealidade dos gases nesse caso, Kc=Kp.

Decidi usar Kc porque já vi problemas se referirem, como a questão faz, explicitamente a Kc. Neste cask, acabou que os valores seriam idênticos, acho que é até por isso que ele não abriu um parênteses e escreveu (Kc) ou (Kp).

Além disso, as pressões gasosas em tese deveriam ser em bar, não atm, dividindo assim as pressões pela pressão padrão de 1 bar. Geralmente vejo aproximações do tipo 1atm=1bar que daí surge isso que você comentou. Atm não é uma unidade do SI.

O que você mencionou no item 1 é relevante (e muito) na equação de Nerst em eletroquímica. Às vezes achamos que só devemos colocar as concentrações dos solutos, mas também entra as pressões parciais dos gases, como H2, envolvidos nas reações redox. Porém, vale ressaltar que nesta equação, não se referimos a K e sim ao quociente de reação (Q) que apresenta a mesma relação de K.

A discrepância nos valores se deve a minha aproximação de R para 0,08 (ao invés de 0,082). Caso use o valor mais tradicional, chega mais próximo ao do seu. Mas em questão de desenvolvimento, não encontrei nada.

[jgcunha1]

Certeza que é Bar? Meu professor mostrou em atm... pode me mandar fonte? Obrigado pelo seu comentário!

[Ósmio]

jgcunha1,

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Atkins - Princípios de Química - 5° ed. - cap. 10 - pag. 386

Se você for em livros de Fis-qui, como Ira Levine, eles utilizam bar também. Porém, ora usam atm, ora bar nas questões. Então, não precisa se preocupar. Se tudo tiver em atm, continue em atm a menos que digam pra converter ou tenha algum dado que mostre a conversão. Além disso, NUNCA vi uma questão que pedia explicitamente para mostrar porque K era adimensional, sendo assim, não precisa ficar escrevendo divisões por 1bar ou 1 atm nessas expressões das constantes.