O experimento ilustrado permite introduzir, no Ensino Médio, os conceitos de equilíbrio químico e formação da chuva ácida. Na imagem, o balão contém o gás NO2 em equilíbrio com seu dímero N2 O4 , conforme a equação não balanceada NO2 N2 O4 . O aquecimento do vidro 2 produz vapor de água. No vidro 1, o NO2 proveniente do balão reage com o vapor de água gerado no vidro 2, formando um dos ácidos responsáveis pela acidez da chuva.
a) A qual função inorgânica pertence o composto NO2 ? Escreva a fórmula do ácido forte formado no interior do vidro 1.
b) Forneça a expressão da constante de equilíbrio (Kc ) para o equilíbrio no interior do balão. Segundo o princípio de Le Chatelier, explique o que ocorre com o equilíbrio químico no interior do balão com o aumento da pressão.
a) A qual função inorgânica pertence o composto NO2 ? Escreva a fórmula do ácido forte formado no interior do vidro 1.
b) Forneça a expressão da constante de equilíbrio (Kc ) para o equilíbrio no interior do balão. Segundo o princípio de Le Chatelier, explique o que ocorre com o equilíbrio químico no interior do balão com o aumento da pressão.
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a) A função inorgânica a qual o composto NO2 pertence é o óxido. A fórmula do ácido forte formado no interior do vidro 1 é HNO3 (ácido nítrico).
b) Fornecendo a expressão da constante de equilíbrio (Kc) para o equilíbrio no interior do balão, temos que:
[tex]\large K_{C}=\dfrac{[N_{2}O_{4}]}{[NO_{2}]^{2}}[/tex]
Explicando, segundo o Princípio de Le Chatelier, o equilíbrio químico no interior do balão, com o aumento da pressão, irá se deslocar para o sentido no qual há menos formação de moléculas gasosas. Assim, ocorrerá um favorecimento da formação de N2O4.
Detalhamento
a) As funções inorgânicas são 4 grupos distintos de substâncias inorgânicas, as quais são separadas por semelhanças de propriedades químicas. Esses grupos são os ácidos, as bases, os sais e os óxidos; o último é justamente a função do NO2, por isso leva o nome de dióxido de nitrogênio.
Os óxidos são compostos binários (isso é, formados pela junção de dois elementos químicos), sendo um deles obrigatoriamente o oxigênio. Existem diversos óxidos no nosso dia a dia, um deles é talvez a substância mais importante para a vida humana, o H2O, ou melhor dizendo, a água.
O NO2 pertence a um subgrupo dos óxidos chamado de óxidos ácidos, os quais têm a capacidade de reagir com a água formando um ácido:
[tex]\large 2NO_{2}+H_{2}O\rightarrow HNO_{3}+HNO_{2}[/tex]
São formados dois ácidos, o ácido nítrico (HNO3) e o ácido nitroso (HNO2), contudo apenas o ácido nítrico é um ácido forte, como exigido pela questão.
b) A constante de equilíbrio de uma reação química é um valor que indica se tem mais produtos ou mais reagentes no meio. Ela é expressa pela fórmula:
[tex]\large K_{C}=\dfrac{[P]^{q}}{[R]^{s}}[/tex]
Sendo então a razão entre as concentrações molares dos produtos e reagentes, elevados pelos seus coeficientes estequiométricos.
Segundo o Princípio de Le Chatelier, a variação da pressão em um sistema em equilíbrio irá deslocar o sentido da reação a fim de normalizar essa mudança. Quando a pressão é aumentada, o sistema tende a se deslocar no sentido em que haja menos moléculas gasosas, pois a pressão de um gás diminui com a diminuição da quantidade de suas partículas.
Diminuindo a pressão dos gases, compensa então o aumento da pressão exercida no meio. Na reação em questão, ao balanceá-la, fica 2 mols de NO2 para cada 1 mol de N2O4, por isso é favorecida a formação de N2O4, pois gera menos mols (quantidade) de gás.
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