O Carbonato de Cálcio (CaCO3) é muito utilizado nas indústri...

Vamos analisar a questão sobre o equilíbrio químico e aspectos termodinâmicos relacionados ao Carbonato de Cálcio (CaCO₃).

Tema Central da Questão: A questão aborda o equilíbrio químico envolvendo o Carbonato de Cálcio e aspectos relacionados à entalpia da reação. Para resolvê-la, é necessário compreender a Lei de Le Chatelier, que descreve como um sistema em equilíbrio reage a mudanças em temperatura, pressão e concentração.

Alternativa Correta: B - Um aumento na concentração de CaCO₃ provocará um deslocamento do equilíbrio para a esquerda.

Justificativa:

• Quando a concentração de CaCO₃ aumenta, de acordo com a Lei de Le Chatelier, o sistema tenta minimizar essa perturbação, deslocando o equilíbrio para a esquerda, favorecendo a formação de CaO e CO₂.

Análise das Alternativas Incorretas:

• A - Um aumento na temperatura deslocaria o equilíbrio para a esquerda, pois a reação é exotérmica (Δ'H = -178,0 kJ/mol), e o calor age como um produto.
• C - A expressão correta da constante de equilíbrio, K, para sólidos e gases é diferente. Sólidos, como CaO e CaCO₃, não aparecem na expressão. Assim, K = [CO₂].
• D - A mudança de pressão afeta principalmente equilíbrios gasosos. Aqui, aumentar a pressão deslocaria o equilíbrio para o lado com menos moles de gás. No entanto, a questão não envolve mudança de moles de gás entre reagentes e produtos, portanto, a pressão tem um impacto menor.
• E - A formação de CaCO₃ é um processo exotérmico, como indicado pelo Δ'H negativo, não endotérmico.

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Por cima, entende-se estado de equilíbrio químico quando as velocidades de reações (direta e inversa) tornam-se iguais (em reações químicas reversíveis obviamente).

Existem alguns fatores que possuem o poder de deslocar esse equilíbrio, seja para direita (maior formação de produtos), seja para a esquerda (maior reversão para reagentes). Dentre os fatores:

• CONCENTRAÇÃO: Quando aumenta-se a concentração de um ou mais reagentes, o equilíbrio se desloca no sentido da reação direta, isto é, de formação dos produtos e consumo dos reagentes. Porém, se aumentar a concentração de um ou mais produtos, ocorrerá o contrário, a reação se deslocará no sentido inverso, para a esquerda, ou seja, no sentido de formação dos reagentes.
• TEMPERATURA: No equilíbrio, uma das reações é endotérmica (absorve calor) e a outra é exotérmica (libera calor). Assim, quando a temperatura do sistema é aumentada, isso favorece o sentido da reação que absorve calor, a endotérmica, enquanto uma diminuição da temperatura favorece o sentido da reação que libera calor, a exotérmica.
• PRESSÃO: A variação da pressão só deslocará os equilíbrios que envolvem apenas substâncias gasosas. O aumento da Pressão irá favorecer a reação que irá ocupar menor volume. A redução da Pressão irá favorecer a reação que promoverá expansão do volume. Exemplo hipotético: se o produto ocupar menor volume que os reagentes, ele terá sua formação favorecida pelo aumento da pressão. E o reagente pela redução da pressão.

Voltando para a questão:

A - Um aumento na temperatura do sistema provocará um deslocamento do equilíbrio para a direita.

(ERRADO: Perceba que a reação apresenta variação de entalpia negativa, isso significa que é uma reação exotérmica, libera calor. E conforme descrito acima, o aumento de temperatura favorece reações endotérmicas, que é o caso da reação inversa. Logo deslocaria o equilíbrio para esquerda).

B - Um aumento na concentração de CaCO3 provocará um deslocamento do equilíbrio para a esquerda. (CORRETA - visto que o aumento de concentração do produto irá favorecer o deslocamento do equilíbrio para a esquerda, ou seja, para a formação dos reagentes. Conforme descrito acima).

C - A expressão da constante de equilíbrio para esta reação é K = [CaO].[CO2]/[CaCO3]. (ERRADO - A constante de equilíbrio é escrita da seguinte forma: K = [Produtos]/[Reagentes] e não o contrário).

D - Um aumento na pressão do sistema provocará um deslocamento do equilíbrio para a esquerda. (ERRADO - A Pressão somente irá influencias no equilíbrio químico de reações gasosas).

E - A formação de CaCO3 é um processo endotérmico. (ERRADO - A variação de Entalpia (H) é negativa, logo exotérmica, liberou calor).