Atividade Formativa – 3º Período
Professora: Dulce Campos
Agrupamento de Escolas Anselmo de Andrade
Física e Química A – 11.º Ano - Ano Letivo 11/12
Duração da Atividade: 20 minutos
Data: 16 / 04 / 12
UNIDADE 1 – QUÍMICA E INDÚSTRIA: EQUILÍBRIOS E DESIQUILÍBRIOS
Constante de Equilíbrio Químico, Kc: Lei de Guldberg e Wagge
Cinquenta anos após Berthollet ter abordado a questão da reversibilidade das reações químicas, alguns
cientistas, como os noruegueses (e cunhados) Cato Guldberg (matemático) e Peter Waage (químico),
realizaram experiências que a justificaram de uma forma notável.
Durante o período de 1864-1879, muito antes do trabalho de Haber, estes cientistas mostraram que o
equilíbrio pode ser atingido a partir de qualquer um dos “lados” da reação, o que implica que qualquer reação
de equilíbrio seja, realmente, uma competição entre as reações ditas direta e inversa.
Estes cientistas, após milhares de tentativas para obter uma relação constante entre as concentrações de
equilíbrio dos constituintes da mistura reacional, chegaram a uma relação matemática – Constante de
Equilíbrio Químico.
Para recriar a ideia de Guldberg e Wagge, considere a reação de síntese do trióxido de enxofre (reação
mais importante do processo industrial do fabrico do ácido sulfúrico) e siga-se um caminho paralelo àquele que
eles provavelmente utilizaram:
2SO2(g) + O2(g)
2SO3(g)
No quadro 1, estão registadas as composições de equilíbrio dos sistemas obtidos em cinco experiências
(A, B, C, D e E), partindo de diferentes composições iniciais, à temperatura de 1000 K; as colunas 4, 5, 6,
apresentam-se os valores obtidos para três combinações matemáticas diferentes das concentrações dos
componentes da mistura reacional.
1
2
3
4
5
6
[O2]/
[SO3]/
mol.dm-3
mol.dm-3
mol.dm-3
SO3 
SO2  O 2 
SO3 2
SO2  O 2 
SO3 2
SO2 2  O2 
A
0,660
0,390
0,0840
0,326
0,0274
0,0415
B
0,0380
0,220
0,00360
0,431
0,00155
0,0409
C
0,110
0,110
0,00750
0,620
0,00465
0,0423
D
0,950
0,880
0,180
0,215
0,0387
0,0408
E
1,44
1,98
0,410
0,144
0,0590
0,0409
[SO2]/
Quadro 1 – Tratamento de resultados experimentais, segundo Guldberg e Waage
1
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1.
Analisando a tabela consegue encontrar alguma linearidade em alguma das 6 combinações
matemáticas, conferindo-lhe o valor de constante de equilíbrio? Qual poderá ser o valor atribuído à
constante de equilíbrio para esta reação, aquela temperatura?
_____________________________________________________________________________________
2.
Se tivesse que propor uma expressão para calcular a constante de equilíbrio para a reação
considerada anteriormente, qual seria?
Considere agora genericamente a reação teoricamente representada por:
aA + bB
cC + dD, à temperatura T
a constante de equilíbrio pode ser dada por:
3. De que fatores depende e não depende a constante de equilíbrio?
No quadro 2, apresentam-se os resultados de três experiências (I, II e III), à temperatura de 500 K, a partir
de concentrações iniciais diferentes para a reação representada por:
Experiência
I
II
III
Concentrações Iniciais
Concentrações no Equilíbrio
(mol.dm-3)
(mol.dm-3)
[N2]0 = 1,00
[N2] = 0,921
[H2]0 = 1,00
[H2] = 0,763
[NH3]0 = 0
[NH3] = 0,157
[N2]0 = 0
[N2] = 0,399
[H2]0 = 0
[H2] = 1,197
[NH3]0 = 1,00
[NH3] = 0,203
[N2] = 2,00
[N2] = 2,59
[H2] = 1,00
[H2] = 2,77
[NH3] = 3,00
[NH3] = 1,82
Kc =
NH 3 2
N 2  H 2 3
6,02  10 2
6,02  10 2
6,02  10 2
Quadro 2 – Influência das concentrações iniciais no valor da constante de equilíbrio
2
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No quadro 3 apresentam-se quatro grupos de experiências correspondentes a quatro reações diferentes A,
B, C e D.
Cada uma das reações foi realizada a partir das mesmas concentrações iniciais a diferentes temperaturas.
Reação
A
H2 (g) + Cl2
2HCl(g)
Expressão da constante
Temperatura/
de equilíbrio
K
HCl2
H 2  Cl 2 
KC =
300
500
1000
NH 3 
H 2 3  N 2 
2
B
N2 (g) + 3H2(g)
C
2NH3(g)
H2 (g) + I2(g)
D
Cl2(g)
2HI(g)
2Cl(g)
KC =
KC =
300
500
800
1000
HI2
H 2  I 2 
298
500
1000
Cl2
Cl 2 
1000
1200
KC =
Kc
4,0  10 31
4,0  1018
5,1  10 8
6,55  10 6
6,37  10
3,92  10 2
3,80  10 3
794
160
54
1,2  10 7
1,7  10 5
Quadro 3 – Variação da constante de equilíbrio com a temperatura
No quadro 4 apresentam-se três equações químicas diferentes, correspondentes a quatro reações A, B, C.
Reação
A
N2 (g) + O2(g)
B
2NO(g)
C
2NO(g)
N2 (g) + O2(g)
2N2 (g) + 2O2(g)
4NO(g)
Expressão da constante
Temperatura/
de equilíbrio
K
KC =
NO2
N 2  O 2 
 NO 2 

KC = 
 N 2  O 2  


Kc
2400
2,5  10 2
2400
40
2400
6,25  10 4
1
 NO 2 

KC = 
 N 2  O 2  


2
Quadro 4 – Variação da constante de equilíbrio com a estequiometria da reação.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
3
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Matriz para Autoavaliação
Pretende-se que exerça uma reflexão acerca do seu desempenho durante a realização desta atividade, para
podermos intervir no sentido de eliminar as suas dificuldades. Para isso pede-se que preencha a grelha usando as
instruções e que responda às questões abaixo.
Das hipóteses (1- Não, 2- Com muita dificuldade, 3- Com algumas dificuldades, 4 – Sim) indique, junto de
cada item proposto, aquele que melhor reflete o seu desempenho.
Interpreto corretamente a informação contida
no texto
Interpreto corretamente a informação contida
em todos os quadros
Consegui inferir conclusões a partir de
informações dos quadros
Redijo facilmente as minhas conclusões
Consegui responder às questões
propostas
Compreendi o objetivo de cada um
dos quadros
Funcionei bem em grupo,
respeitando a opinião e sugestões dos
meus colegas
Geri bem o meu tempo de trabalho
1)
Que conhecimento(s) adquiriu com a realização desta atividade?
2)
O que achou mais interessante na realização desta atividade?
3)
O que alteraria nesta atividade para ser aplicada no futuro?
4)
Achas que esta estratégia contribui para a construção do seu conhecimento?
Avaliação da Atividade

Em aula elabore com o seu grupo de trabalho (no máximo 3 pessoas) um documento que inclua: as respostas
às questões e a Matriz de Autoavaliação preenchida individualmente.
4