Sulfato de cobre penta - hidratado () é colocado em um recipiente fechado, de volume constante, previamente evacuado, provido de um medidor de pressão e de um dispositivo de entrada/saída para reagentes. A é estabelecido, dentro do recipiente, o equilíbrio representado pela equação química: Quando o equilíbrio é atingido, a pressão dentro do recipiente é igual a . A seguir, a pressão de vapor da água é aumentada para e um novo equilíbrio é restabelecido na mesma temperatura. A respeito do efeito de aumento da pressão de vapor de água sobre o equilíbrio de dissociação do , qual das opções seguintes contém a afirmação ERRADA?
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Primeiramente, repare que o vapor da água aumenta por introdução de conteúdo, visto que a temperatura se mantém a mesma. Com isso, vejamos as alternativas:
$• \ \text{Alternativa (A):}$ $\color{#3368b8}{\text{Correta}}$
A priori, observe que por $K_p$, nos é solicitado a constante de equilíbrio em termos de pressões parciais. Desse modo, pensando na lei de ação das massas, observe os compostos que se encontram concentrados, estes devem ter uma atividade química próxima do constante, sendo assim incorporados a constante de equilíbrio - afinal, você não espera que estes compostos variem sua pressão certo? Nesse contexto, podemos escrever: \begin{matrix} K_p = (p_{\ce{H_2}})^2 &,& 7,6 \ \pu{mmHg} \approx 10^{-2} \ \pu{atm} &\therefore& K_p = 1 \times 10^{-4}
\end{matrix}$\color{orangered}{\text{Obs:}}$ Para constante de equilíbrio é necessário usar a pressão de equilíbrio.
$• \ \text{Alternativa (B):}$ $\color{#3368b8}{\text{Correta}}$
Como a temperatura não é alterada, a constante de equilíbrio permanece constante. Por isso, a pressão da água deve voltar ao seu estado anterior, devido ao restabelecimento do equilíbrio - princípio de Le Chatelier.
$• \ \text{Alternativa (C):}$ $\color{#3368b8}{\text{Correta}}$
Como dito anteriormente, a atividade química dos compostos em estado concentrado deve ser próxima do constante. No caso, variar estas concentrações significa alterar o número de mols do composto concentrado por litro de composto concentrado, você consegue imaginar isso variando significativamente? Espero que não, pois, diferentes dos gases, sólidos e líquidos não conseguem uma variação tão expressiva do volume, ou seja, a quantidade que se aumenta em mols é aproximadamente igual a que se aumenta em volume.
$• \ \text{Alternativa (D):}$ $\color{orangered}{\text{Errada}}$
Pelo exposto anterior pode parecer um equívoco imputar a inverossimilhança da afirmativa, mas repare no "fase sólida total". Dessa maneira, lembre-se do princípio de Le Chatlier, por ele, o equilíbrio deve se deslocar a fim de produzir sulfato de cobre penta-hidratado, visto que o sistema quer reestabelecer o equilíbrio "consumindo a pressão em excesso". Em suma, a tendência do sistema é consumir a água em estado gasoso, para isso, o gás será induzido à fase sólida, assim aumentado a concentração total de água na fase sólida.
Nessa perspectiva, atente que "total" é diferente de um único composto, no caso, estamos falando do sistema inteiro, em que o sulfato de cobre penta-hidratado aumenta, isto é, o número de moléculas de água em fase sólida aumenta. Por outro lado, pode ficar a dúvida: mas a variação de volume não seria aproximadamente igual? Não, pois estamos falando do número total de mols de água na fase sólida por litro total de água na fase sólida, volume esse que depende além duma única espécie.
$\color{orangered}{\text{Obs:}}$ Talvez seja mais claro pensar em termos quantitativos, assim, vamos supor que a concentração de água em fase sólida no sulfato penta-hidratado seja $C_1$, já no tri-hidratado $C_2$, logo:\begin{matrix} C_1 = \dfrac{n_1}{V_1} &,& C_2 = \dfrac{n_2}{V_2}
\end{matrix}Não esqueça que estamos avaliando $C_T$, este que representa o número de mols total de água em fase sólida por litro total de água em fase sólida:\begin{matrix} C_T = \dfrac{n_1 + n_2}{V_1 + V_2} \ne \dfrac{n_1}{V_1} + \dfrac{n_2}{V_2} &\because& C_1 \ne C_2
\end{matrix}Com isso, é perceptível que, mesmo as concentrações $C_1$ e $C_2$ sendo constantes, a concentração $C_T$ não necessariamente é.
$• \ \text{Alternativa (E):}$ $\color{#3368b8}{\text{Correta}}$
Certamente, visto que adicionamos mais gás que inicialmente, ou seja, há mais moléculas no sistema.\begin{matrix}Letra \ (D)
\end{matrix}