A equação a seguir representa a oxidação da magnetita (Fe3O4...
2 Fe3O4 (s) + ½ O2 (g) ⥩ 3 Fe2O3 (s) ΔHºf = -235,8 kJ/mol
Considere-se que a reação acima se processe, em equilíbrio, em um sistema fechado à temperatura de 298 K e pressão de 1 atm. Nessa situação, caso o volume do recipiente onde se encontram as substâncias reagentes, sob condições isotérmicas, diminua, é correto afirmar que
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**Alternativa Correta: A - haverá mais hematita após o restabelecimento do equilíbrio.**
Tema Central da Questão: Esta questão aborda a Cinética Química e o Princípio de Le Chatelier, que são fundamentais na compreensão dos equilíbrios químicos. O conhecimento sobre como as condições do sistema influenciam o equilíbrio é crucial em química e relevante para muitos processos industriais e naturais.
Resumo Teórico: O Princípio de Le Chatelier afirma que, quando um sistema em equilíbrio é perturbado, ele se ajusta para minimizar essa perturbação e restabelecer o equilíbrio. No caso de uma reação em um recipiente fechado, alterações de volume podem impactar o equilíbrio. Para reações envolvendo gases, diminuir o volume do recipiente aumenta a pressão, favorecendo a formação de menos mols de gás.
Justificativa para a Alternativa Correta (A): Na equação dada, a oxidação da magnetita em hematita envolve a reação de sólidos com gás oxigênio. Ao diminuir o volume do recipiente, sob condições isotérmicas, a pressão parcial do oxigênio aumenta. De acordo com o princípio de Le Chatelier, o sistema se ajusta para reduzir essa pressão, favorecendo a formação de mais hematita, pois consome oxigênio. Portanto, haverá mais hematita após o restabelecimento do equilíbrio.
Análise das Alternativas Incorretas:
B - haverá mais magnetita após o restabelecimento do equilíbrio: Esta afirmação está incorreta porque, ao diminuir o volume, o sistema tende a consumir oxigênio (o único componente gasoso) para reduzir a pressão, favorecendo a formação de hematita.
C - o ΔG será maior que zero para o processo de restabelecimento do equilíbrio: ΔG, a variação de energia livre de Gibbs, indica a espontaneidade de um processo. Um ΔG maior que zero significa que o processo não é espontâneo. No restabelecimento do equilíbrio, o sistema se move espontaneamente na direção que minimiza a perturbação, portanto, ΔG será menor ou igual a zero.
D - a constante de equilíbrio da reação decrescerá: A constante de equilíbrio (K) depende apenas da temperatura e não é afetada por mudanças de pressão ou volume à temperatura constante. Portanto, essa afirmação também está incorreta.
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