Exame de Física e Química A 2026 · 1.ª fase — item 2.2, resolvido

O ponto de partida. Um sistema em equilíbrio químico não está parado: as reações direta e inversa continuam a ocorrer, à mesma velocidade, e por isso as concentrações não variam. Quando se perturba esse equilíbrio, o sistema evolui para um novo estado de equilíbrio, e o sentido dessa evolução prevê-se pelo Princípio de Le Châtelier: o sistema evolui no sentido que tende a contrariar a perturbação introduzida.

A quantidade de $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ aumenta se o sistema evoluir no sentido direto. Testa cada opção com a mesma pergunta: que perturbação é esta, e que sentido a contraria? Duas informações da equação vão ser decisivas:

• $\Delta H=-92,2\mathrm{kJ}<0$: a reação direta é exotérmica (liberta energia) e a inversa é endotérmica;
• nos reagentes há $1+3=4$ mol de gases e nos produtos $2$ mol: a reação direta diminui o número de moléculas em fase gasosa.

1.º — (A) a temperatura diminui

Diminuir a temperatura é retirar energia ao sistema. O sistema contraria a perturbação favorecendo a reação que liberta energia — a reação exotérmica, que é a direta. A quantidade de $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ aumenta.

Há uma razão mais profunda, que convém saberes: a temperatura é o único fator que altera o valor da constante de equilíbrio. Numa reação exotérmica, $K_{\mathrm{c}}$ aumenta quando a temperatura diminui — o novo equilíbrio fica mais deslocado para os produtos.

2.º — (B) o volume do reator aumenta

Aumentar o volume, a temperatura constante, diminui a pressão (todas as concentrações baixam). O sistema contraria a perturbação favorecendo o sentido que aumenta o número de moléculas de gás — o inverso ($2\to 4$ mol). A quantidade de $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ diminui.

Podes confirmá-lo com o quociente da reação: se o volume duplicar, todas as concentrações passam a metade e

Com $Q_{\mathrm{c}}>K_{\mathrm{c}}$ o sistema evolui no sentido inverso, até o quociente voltar a igualar $K_{\mathrm{c}}$.

3.º — (C) adiciona-se um catalisador

Um catalisador aumenta a velocidade das reações direta e inversa na mesma proporção: o equilíbrio é atingido mais depressa, mas não se desloca. A quantidade de $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ no equilíbrio não se altera.

4.º — (D) a concentração de ${\mathrm{H}}_2$ diminui

Retirar um reagente é uma perturbação que o sistema contraria repondo-o: favorece a reação que produz ${\mathrm{H}}_2$, que é a inversa. A quantidade de $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ diminui.

Resposta: opção (A) — a temperatura diminuir.

e porque é que a indústria não trabalha a frio

Se baixar a temperatura aumenta o rendimento, porque é que o processo de Haber-Bosch funciona a cerca de $400$–$450{}^{\circ }\mathrm{C}$? Porque o equilíbrio diz quanto se forma, não quão depressa: a baixa temperatura a reação é tão lenta que não é rentável. A indústria escolhe uma temperatura de compromisso, usa um catalisador (de ferro) para ganhar velocidade e trabalha a pressões elevadas — o contrário da opção (B) —, que deslocam o equilíbrio no sentido do $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$.

a origem de cada opção errada

• (B) o volume do reator aumentar — inverte o efeito da pressão. Quem pensa «mais espaço, mais produto» esquece que mais volume é menos pressão, e o sistema compensa produzindo mais moléculas de gás, ou seja, decompondo $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$.
• (C) for adicionado um catalisador — confunde velocidade com extensão. Na indústria o catalisador aumenta a produção por hora, porque o equilíbrio chega mais depressa; mas não aumenta a quantidade de $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ no equilíbrio.
• (D) diminuir a concentração de ${\mathrm{H}}_2$ — inverte o efeito das concentrações. Diminuir um produto é que favorece a reação direta; diminuir um reagente favorece a inversa.

onde se perdem pontos

Item de escolha múltipla: é tudo ou nada. Os $10$ pontos vêm inteiros ou não vêm — não há crédito parcial, e errar não desconta.

É um dos oito itens facultativos da prova: só contam para a classificação final os quatro facultativos com melhor pontuação. Isso não é razão para o deixar em branco — um branco vale $0$ e entra na escolha dos melhores como qualquer outro.

• Ler mal o sinal de $\Delta H$. $\Delta H<0$ é reação direta exotérmica. Com o sinal trocado, a opção (A) parecia errada.
• Atribuir ao catalisador um deslocamento do equilíbrio. Nunca o faz: altera só o tempo que o sistema leva a atingi-lo.
• Deixar em branco. Errar não tira pontos; o branco vale $0$ de certeza. Mesmo com dúvidas entre duas hipóteses, responde.
• Escrever duas respostas. Os critérios gerais dizem que, se aparecer mais do que uma resposta ao mesmo item, só se classifica a que surgir em primeiro lugar. Riscar mal ou acrescentar «ou (…)» não salva nada.
• Não indicar a versão da prova. Os critérios gerais são claros: sem indicação inequívoca da versão, todas as respostas aos itens de seleção valem zero. Esta chave é a da Versão 1; na Versão 2 as opções estão por outra ordem.

a regra a fixar

Para cada perturbação, pergunta o que a contraria. Temperatura: aquecer favorece o sentido endotérmico, arrefecer o exotérmico — e só ela muda $K_{\mathrm{c}}$. Pressão (volume): aumentar a pressão favorece o lado com menos moléculas de gás. Concentração: acrescentar uma espécie favorece o sentido que a consome; retirá-la, o que a produz. Catalisador: não desloca nada.