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Energia, velocidade e equilíbrio químico

2ª série · Ensino Médio diurno · Espírito SantoPercurso edumaterial

O que vais aprender

  • Escolher qual dimensão da transformação está sendo investigada.
  • Revisar conclusão para não transformar rapidez em rendimento ou equilíbrio em parada.

Antes de começar

  • Ler unidades e proporções.
  • Distinguir observação de interpretação.

Da evidência à explicação

Uma transformação tem dimensões diferentes: balanço energético, ritmo e composição final. Um catalisador pode acelerar o caminho sem alterar a diferença de entalpia entre os mesmos estados. A barreira e a diferença final-inicial não são a mesma grandeza.

Equilíbrio dinâmico admite transformação contínua nos dois sentidos com taxas iguais. Concentrações podem ser distintas e permanecer constantes. Adicionar espécie modifica o quociente; na mesma temperatura, a constante do modelo não muda por essa adição.

Em processos eletroquímicos, oxidação e redução precisam fechar o balanço de elétrons. Pilhas disponibilizam trabalho por reação espontânea; eletrólise usa fornecimento externo. Nomear ânodo pela oxidação evita trocar função quando o sinal muda entre dispositivos.

Grandezas de processo e estado
Entalpia descreve estado; taxa descreve mudança por tempo; constante relaciona composição de equilíbrio nas condições definidas.

Como investigar e decidir

  1. Escolher qual dimensão da transformação está sendo investigada.
  2. Comparar estados, intervalos e equações com sinais e quantidades coerentes.
  3. Revisar conclusão para não transformar rapidez em rendimento ou equilíbrio em parada.

Um caso delimitado

Dois caminhos ligam A a C: um tem etapas de −60 e +20 kJ por mol.

  1. Some valores com seus sinais.
  2. O intermediário se cancela se as etapas estiverem compatíveis.
  3. A variação global é −40 kJ por mol, sem informação direta sobre rapidez.

Balanço energético não determina sozinho a velocidade.

Revise a inferência

“Catalisador muda o equilíbrio porque acelera.”

Na mesma temperatura, pode reduzir tempo de ajuste sem mudar K.

Caminho e estados finais são dimensões distintas.

  • Uma transformação tem dimensões diferentes: balanço energético, ritmo e composição final. Um catalisador pode acelerar o caminho sem alterar a diferença de entalpia entre os mesmos estados. A barreira e a diferença final-inicial não são a mesma grandeza.
  • Revisar conclusão para não transformar rapidez em rendimento ou equilíbrio em parada.
Duas curvas de energia têm os mesmos extremos e picos diferentes; ao lado, dois recipientes ligados mostram elétrons no fio e íons na ponte.
Compare relações e condições antes de formular a conclusão.

Verifica agora

  1. Ver a ilustração

    Caso novo: etapas X → Y com +35 kJ/mol e Y → Z com −55 kJ/mol. Qual ΔH para 3 mol X e o que não se conclui? Compare com os critérios do modelo; formulações equivalentes são aceitas.

    Ver solução explicada

    Resposta: Critérios e modelo: −60 kJ; por mol −20. Não se determina taxa apenas por ΔH.

    Quantidade escala o balanço, não revela cinética.

  2. Ver a ilustração

    Produto cresce 1,2 mol entre 4 s e 10 s. Calcule taxa média e limite da medida. Compare com os critérios do modelo; formulações equivalentes são aceitas.

    Ver solução explicada

    Resposta: Critérios e modelo: 0,2 mol/s; não fixa taxa instantânea em todo trecho.

    Usar diferenças de quantidade e tempo.

  3. Ver a ilustração

    Um equilíbrio é perturbado por reagente a temperatura fixa; o aluno aumenta K. Revise. Compare com os critérios do modelo; formulações equivalentes são aceitas.

    Ver solução explicada

    Resposta: Critérios e modelo: A composição pode ajustar-se; K permanece do modelo nessa temperatura.

    Separar quociente transitório e constante.

  4. Ver a ilustração

    Uma lâmina ganha metal ao receber elétrons numa célula alimentada por fonte. Nomeie processo e limite do sinal. Compare com os critérios do modelo; formulações equivalentes são aceitas.

    Ver solução explicada

    Resposta: Critérios e modelo: Redução no cátodo; o nome vem de ganho de elétrons, e fonte caracteriza fornecimento no caso.

    Não definir função só pelo sinal externo.

Alinhamento curricular e fontes

Continua por este corredor

Praticar isto: Entalpia, diagramas e lei de HessPraticar isto: Cinética e controle de variáveisPraticar isto: Equilíbrio dinâmico e perturbaçõesPraticar isto: Pilhas, eletrólise e balanço de elétrons