Cálculo da constante de equilíbrio Kp

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Equações representando equilíbrios químicos gasosos
Equações representando equilíbrios químicos gasosos

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por Diogo

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Por Diogo Dias

O cálculo da constante de equilíbrio Kp é realizado quando temos um equilíbrio químico em que pelo menos um dos participantes do meio reacional (reação) está no estado gasoso, como podemos observar na equação a seguir:

Equação representando a formação da amônia
Equação representando a formação da amônia

Como todos os participantes da equação química acima se encontram no estado gasoso, todos participam do cálculo da constante de equilíbrio Kp para esse sistema. Para realizar esse cálculo, levamos em consideração a pressão parcial de cada um dos componentes gasosos.

Denomina-se pressão parcial a pressão exercida por um gás em uma mistura gasosa (Lei de Dalton). Ela pode ser calculada a partir da fórmula abaixo:

PA = XA
PT           

  • PA = Pressão parcial do gás (medida em atm)

  • PT = Pressão total da mistura gasosa (medida em atm)

  • XA = Fração molar do gás (geralmente representada por porcentagem)

Para realizar o cálculo da constante de equilíbrio Kp, seguimos o padrão estabelecido para calcular a constante de equilíbrio Kc, isto é, estabelecemos a relação entre as molaridades (concentração em quantidade de matéria) dos produtos e reagentes, ambas elevadas aos seus expoentes na equação. Todavia, no cálculo do Kp, trabalhamos com as pressões parciais dos participantes. Veja:

Kp = (Pp)n
        (Pr)o

  • Kp = Constante do equilíbrio em termos de pressões parciais

  • Pp = Pressão parcial do produto

  • n = Expoente do produto na equação

  • Pr = Pressão parcial do reagente

  • o = Expoente do produto na equação

Caso tenhamos na reação mais de um produto ou de um reagente gasoso, devemos multiplicar suas pressões parciais, como no exemplo da expressão do cálculo da constante de equilíbrio Kp abaixo:

1 N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)

Kp =      (PNH3)2      
         (PN2)1. (PH2)3

Veja alguns exemplos de cálculo da constante de equilíbrio Kp:

Exemplo 1: (UFES) Numa dada temperatura, as pressões parciais de cada componente da reação:

no equilíbrio valem, respectivamente, 0,8 atm, 2 atm e 1 atm. Qual será o valor do Kp?

Os dados fornecidos pelo exercício foram:

  • PN2 = 0,8 atm

  • PO2 = 2,0 atm

  • PNO = 1,0 atm

  • Kp = ?

Para realizar o cálculo da constante de equilíbrio Kp para a equação acima, basta seguir os seguintes passos:

  • Primeiro passo: montagem da expressão da constante de equilíbrio Kp.

Como temos o produto CO com coeficiente 2, o produto O2 com coeficiente 1 e o reagente CO2 com coeficiente 2, logo a expressão para o Kp será:

Kp =       (PNO)2      
        (PN2)1. (PO2)1

  • Segundo Passo: Utilizar a expressão do Kp.

Kp =       (PNO)2     
         (PN2)1. (PO2)1

Kp =       (1)2     
         (0,8)1. (2)1

Kp =    1,0  
       0,8.2

Kp = 1,0
        1,6

Kp = 0,625

A reposta não terá unidade porque temos no numerador (atm.atm) e no denominador (atm.atm), o que resulta, após a divisão, em 0 atm.

Exemplo 2: A pressão total de um sistema gasoso constituído pelos gases CO2, O2 e CO, em equilíbrio, é de 2 atm em uma dada temperatura. Sabendo que existem 30 % de CO2, 20 % de O2 e 50 % de CO, calcule a constante de equilíbrio Kp do sistema representado pela equação abaixo:

Os dados fornecidos pelo exercício foram:

  • PT = 2 atm

  • Kp = ?

Dividindo as porcentagens fornecidas por 100, temos:

  • XCO2 = 30 % ou 0,3

  • XO2 = 20 % ou 0,2

  • XCO = 50 % ou 0,5

Como o exercício pede para calcular a constante de equilíbrio Kp e fornece as frações molares, primeiramente devemos calcular a pressão parcial de cada gás para, depois, calcular o Kp.

  • Primeiro Passo: Cálculo da pressão parcial do CO2.

PCO2 = XCO2
PT              

PCO2 = 0,3
2        

PCO2 = 0,3.2

PCO2 = 0,6 atm

  • Segundo Passo: Cálculo da pressão parcial do O2.

PO2 = XO2
PT           

PO2 = 0,2
2         

PO2 = 0,2.2

PO2 = 0,4 atm

  • Terceiro Passo: Cálculo da pressão parcial do CO.

PCO = XCO
PT            

PCO = 0,5
2         

PCO = 0,5.2

PCO = 1,0 atm

  • Quarto passo: montagem da expressão da constante de equilíbrio Kp.

Como temos o produto CO com coeficiente 2, o produto O2 com coeficiente 1 e o reagente CO2 com coeficiente 2, a expressão para o Kp será:

Kp = (PCO)2. (PO2)1
        (PCO2)2

  • Quinto Passo: Utilizar a expressão do Kp.

Kp = (PCO)2. (PO2)1
       (PCO2)2

Kp = (0,4)1.(1,0)2
        (0,6)2

Kp = 0,4. 1,0
       0,36

Kp = 1,11 atm

A reposta não terá unidade porque temos no numerador (atm.atm) e no denominador (atm.atm), o que resulta, após a divisão, em 0 atm.


Por Me. Diogo Lopes Dias

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