Cálculo da constante de equilíbrio Kp

Antes de ler este texto, se você tiver quaisquer dúvidas sobre o que é a constante de equilíbrio Kp e sobre como escrever a sua expressão para reações em equilíbrio, leia o texto Constante de equilíbrio Kp.

Tendo essas informações esclarecidas, agora vamos aprender como calcular o valor de Kp. Geralmente, os os necessários para tal são:

1º) Determinar a fração molar (x) de cada gás;

2º) Determinar as pressões parciais de cada gás;

3º) Substituir os valores das pressões parciais na expressão de Kp.

A fração molar (x) de cada gás é dada pela fórmula:

x_gás = n_gás
           n_total

Sendo que “n” é o número em quantidade de matéria (mol). Esse o é necessário porque, conforme explicado no texto Pressão parcial (Lei de Dalton), a lei das pressões parciais criada por Dalton estabelece que “a pressão total do sistema corresponde à soma das pressões parciais exercidas por cada um dos gases que compõem a mistura (Ptotal = P1 + P2 + P3 + P4… ou P = Σp)”. Essa lei diz também que “essa pressão exercida pela mistura gasosa está diretamente relacionada com a quantidade de partículas de cada gás”. Por isso, temos para um determinado gás:

P_gás = n_gás
 P_total   n_total

ou

                                                             P_gás = x_gás → P_gás =P_total . x_gás
                                                             P_total

Consideremos um exemplo:

Em um cilindro dotado de êmbolo, como esquematizado abaixo, há vários gases em equilíbrio à temperatura constante. A pressão parcial do sistema é 10 atm, e a temperatura, 24ºC. Determine a constante de equilíbrio (Kp) para o sistema no sentido considerado. (Dado: 0,082 atm . L . K^-1 . mol^-1).

Cilindro com êmbolo em exercício sobre constante de equilíbrio (Kp)

Resolução:

Considerando os dois gases acima, temos a seguinte reação em equilíbrio

N₂O_4(g) ↔ 2 NO_2(g)

Sua expressão da constante de equilíbrio, em termos de pressões parciais, é:

Kp = (pNO₂)²
          pN₂O4

Vamos, então, seguir os três os indicados mais acima:

1º) Determinar a fração molar (x) de cada gás:

x_N2O4 = n_N2O4              x_NO2 = n_NO2
                ntotal                          ntotal

x_N2O4 = 6 mol              x_NO2 = 2 mol
            8 mol                         8 mol
x_N2O4 = 0,75               x_NO2 = 0,25

2º) Determinar as pressões parciais de cada gás:

Conforme a Lei de Dalton, temos:

P_N2O4 = P_total . x_N2O4                P_NO2 = P_total . x_NO2
P_N2O4 = 10 . 0,75                      P_NO2 = 10 . 0,25
P_N2O4 = 7,5 atm                        P_NO2 = 2,5 atm

3º) Substituir os valores das pressões parciais na expressão de Kp:

Kp = (pNO₂)²
          pN₂O4

Kp = (2,5)²
         7,5

Kp = 6,25
         7,5
Kp = 0,83

A constante de equilíbrio (Kp) para o sistema no sentido considerado, a 24 ºC, é de 0,83.