Como calcular equilíbrio químico

Escrito por eri luxton | Traduzido por gustavo curiel
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Como calcular equilíbrio químico
Você pode usar uma calculadora científica de bolso para calcular a constante de equilíbrio química (Brand X Pictures/Brand X Pictures/Getty Images)

A constante de equilíbrio K representa a favorabilidade termodinâmica de uma reação química: se a reação ocorrerá e quanto produzirá de um dado produto a partir de reagentes. Uma constante maior do que 1 significa que a reação formará mais produtos do que reagentes no equilíbrio, enquanto que um K baixo favorece o lado dos reagentes da equação, de acordo com a Georgia State University. Várias estratégias existem para calcular a constante de equilíbrio química. Qual estratégia usar depende dos valores dados no início do problema.

Nível de dificuldade:
Moderadamente desafiante

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Instruções

    Método 1: Calculando a partir das Concentrações de Equilíbrio

  1. 1

    Converta todas as variáveis nas unidades corretas: mols por litro em solução, ou pressões parciais (geralmente atm) em equilíbrio gasoso. Ignore sólidos e líquidos puros. Assim que a reação toma início numa solução ou numa mistura de gases, apenas substâncias dissolvidas ou gases participam.

    Verifique se está usando concentrações em vez de quantidades, por exemplo, não coloque "3,00 gramas de NaCl", ao invés disso, use o peso do NaCl dos valores da tabela periódica para calcular o número de mols: 3,00 gramas / 58,44 gramas por mol resultando em 0,0513 mols. Então divida o número de mols pelo volume da solução total em litros, para chegar à molaridade ou à quantidade de mols por litro, uma unidade de concentração correta.

  2. 2

    Aplique os coeficientes estequiométricos da equação química balanceada como expoentes para a expressão das concentrações de equilíbrio, como segue:

    [Produtos]^x/ [Reagentes]^y

    Nesta fórmula os colchetes indicam a concentração, e o "x" e o "y" denotam os coeficientes estequiométricos da reação química balanceada. Para cada concentração de produto ou de reagente, esteja certo de usar a quantidade daquela substância química presente quando a reação atingir o equilíbrio (o fim da reação) e não a quantidade presente no início da reação ou em algum outro ponto.

  3. 3

    Multiplique as concentrações dos produtos ou reagentes (tomados para as suas forças corretas) juntos em cada lado da linha divisória se o problema der múltiplos reagentes ou produtos que participam do equilíbrio. Por exemplo, expresse esta reação:

    H2O + HCl -> H3O + +Cl-

    como

    ([H3O+]*[Cl-]) / [HCl].

    Água, um líquido puro, não participa do equilíbrio.

  4. 4

    Divida o resultado no lado dos produtos da linha divisória pelo resultado no lado dos reagentes da linha. Este método calcula K, a constante de equilíbrio para a reação.

    Método 2: Calculando a partir da Energia Livre de Gibbs

  1. 1

    Escreva a expressão relacionando a energia livre de Gibbs com a constante de equilíbrio, como segue:

    delta G0 = -RT In K

    A energia livre de Gibbs padrão de reação, delta G0, descreve se as condições favorecem a reação. Vários caminhos existem para calcular a energia livre de Gibbs de uma reação. O sinal convencional dita que uma reação favorável tem um delta G negativo.

  2. 2

    Converta a temperatura para Kelvin, se dada em outras unidades. Se dada em Celsius, adicione 273,15. Depois divida delta G por (-R*T). Isto dá o resultado igual a (In K), ou o logaritmo natural da constante de equilíbrio.

    R é uma constante universal, igual a aproximadamente 8,314 J / mol * K. Lembre-se de verificar se o número é dado em joules ou em quilojoules: o valor de R geralmente dado requer um número em joules, e não em quilojoules, então converta de acordo.

  3. 3

    Aumente "e" (uma constante aproximadamente igual a 2,7183) para a força de (In K) para extrair do logaritmo natural e alcançar uma resposta igual a K. Você provavelmente irá necessitar de uma calculadora científica para completar essa operação.

Dicas & Advertências

  • Você talvez precise calcular o delta G0 da entalpia e da entropia antes de usá-lo para encontrar a constante de equilíbrio. Se necessário, use esta equação:
  • delta G0 = delta H0 - (T * delta S0)
  • onde delta H0 é a entalpia padrão de reação, T é a temperatura em Kelvin e delta S0 é a entropia de mudança padrão da reação.
  • Lembre-se dos Ks e dos Qs: estudantes frequentemente confundem o quociente da reação, Q, com a constante de equilíbrio K. Q possui uma equação similar, mas ele descreve a reação em uma condição de não equilíbrio.

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