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Cálculo da constante de equilíbrio Kc

Química

O cálculo da constante de equilíbrio Kc é realizado a partir da quantidade de reagentes que restou em equilíbrio e da quantidade de produtos formados.
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As reações reversíveis geralmente iniciam com uma quantidade determinada de reagentes. Como a reação direta se inicia, com o passar do tempo, esses reagentes vão sendo consumidos para a formação dos produtos, consequentemente a concentração dos reagentes diminui enquanto a concentração dos produtos aumenta. Então, a reação inversa também começa, produzindo também os reagentes, até que a taxa de desenvolvimento (velocidade) das reações direta e inversa permanece a mesma, atingindo o chamado equilíbrio químico.

No equilíbrio, há a constante de equilíbrio Kc, que é expressa basicamente por:

Kc = [produtos]coeficiente na equação química balanceada
        
[reagentes]coeficiente na equação química balanceada


Ou seja, considerando a seguinte reação genérica em equilíbrio:

a A + b B ↔ c C + d D

Tendo que as letras minúsculas são os coeficientes, e as letras maiúsculas são as substâncias, a constante de equilíbrio dessa reação será:

Kc = [C]c . [D]d
        [A]a . [B]b

Mais detalhes sobre isso podem ser vistos no texto Constantes de equilíbrio Kc e Kp. Esse texto mostra-nos também algo importante: que os valores de Kc podem nos mostrar se a concentração dos reagentes e a dos produtos são iguais ou se uma é maior que a outra e, como consequência, se o equilíbrio químico está deslocado para algum sentido da reação.

Então, precisamos determinar o valor de Kc. Para tal, lembre-se de que esses cálculos são experimentais e, por isso, vamos analisar alguns exemplos de reações e os dados obtidos nelas.

Algo que serve muito de ajuda para realizar esses cálculos é escrever uma tabela semelhante à mostrada abaixo e seguir os passos mencionados nela:

Tabela para organizar os dados usados no cálculo da constante de equilíbrio
Tabela para organizar os dados usados no cálculo da constante de equilíbrio

Agora, vamos para a prática:

Exemplo 1: Em um recipiente fechado, com capacidade de 2 L, em temperatura de 100ºC, há 20 mol de N2O4. Começa a ocorrer a seguinte reação reversível: N2O4 ↔ NO2. Após certo tempo, verificou-se que a reação atingiu o equilíbrio químico e que 8 mol de NO2 haviam se formado. Qual é o valor da constante de equilíbrio Kc em temperatura de 100ºC?

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Resolução:

Vamos usar a tabela:

Tabela usada para resolver exemplo de cálculo da constante de equilíbrio
Tabela usada para resolver exemplo de cálculo da constante de equilíbrio

Observe que na linha em que foram escritas as quantidades que reagem e que se formam, sabemos que foram gastos 4 mol de N2O4, porque a proporção é de 1 : 2, e que foram formados 8 mol de NO2.

Agora basta substituir os valores encontrados na expressão da constante de equilíbrio Kc dessa reação:

Kc = [NO2]2
       
[N2O4]

Kc =  (4 mol/L) 2
        
(8 mol/L)

Kc = 2 mol/L

O valor de Kc é adimensional, não possui unidade relacionada à alguma grandeza.

Agora, vejamos um exemplo, que contém também produtos desde o início:

Exemplo 2: Em um recipiente fechado, com capacidade de 5 L, em temperatura T, há 2 mol de gás hidrogênio, 3 mol de gás iodo e 4 mol de iodeto de hidrogênio . A reação entra em equilíbrio químico, em temperatura T, e verifica-se que há 1 mol de gás hidrogênio no recipiente. Qual é o gráfico que representa esse equilíbrio e qual o valor da constante de equilíbrio Kc em temperatura de T?

Resolução:

Usando tabela:

Tabela usada para determinação da constante de equilíbrio
Tabela usada para determinação da constante de equilíbrio

O gráfico que mostra as variações das concentrações em mol/L dos reagentes e dos produtos até atingirem o equilíbrio pode ser dado por:

Gráfico do equilíbrio químico que mostra as variações das concentrações dos reagentes e dos produtos
Gráfico do equilíbrio químico que mostra as variações das concentrações dos reagentes e dos produtos

Agora descobrimos o valor da constante de equilíbrio:

Kc =__[HI]2__
       [H2 ] . [I2]

Kc = (1,2)2
      0,2 . 0,4

Kc = 18


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

 

Cientista escrevendo dados experimentais que foram obtidos em reação em equilíbrio para calcular o valor da constante Kc
Cientista escrevendo dados experimentais que foram obtidos em reação em equilíbrio para calcular o valor da constante Kc

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Cálculo da constante de equilíbrio Kc"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-constante-equilibrio-kc.htm. Acesso em 15 de outubro de 2019.

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Lista de Exercícios
Questão 1

(UFPB) Se 1 mol de H2(g) e 1 mol de I2(g), em um recipiente de 1 litro, atingirem a condição de equilíbrio a 500 ºC, a concentração de HI no equilíbrio será:

Dado: Kc = 49.

a) 2,31.

b) 5,42.

c) 1,56.

d) 3,29.

e) 4,32.

Questão 2

(PUC-RS) Um equilíbrio envolvido na formação da chuva ácida está representado pela equação:

2SO2(g) + O2(g) ↔ 2SO3(g)

Em um recipiente de 1 litro, foram misturados 6 mols de dióxido de enxofre e 5 mols de oxigênio. Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio; o número de mols de trióxido de enxofre medido foi 4. O valor aproximado da constante de equilíbrio é:

a) 0,53

b) 0,66

c) 0,75

d) 1,33

e) 2,33

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