Exame de Física e Química A 2026 · 2.ª fase — item 5.1, resolvido

O ponto de partida. O quociente da reação, $Q_{\mathrm{c}}$, tem a mesma expressão da constante de equilíbrio, mas calcula-se com as concentrações de um instante qualquer, e não só com as de equilíbrio. Para esta reação,

(produtos no numerador, reagentes no denominador, cada concentração elevada ao seu coeficiente estequiométrico). A constante $K_{\mathrm{c}}$ é o valor que esse quociente toma quando o sistema está em equilíbrio, a uma dada temperatura.

Comparar $Q_{\mathrm{c}}$ com $K_{\mathrm{c}}$ diz-te para que lado o sistema vai evoluir, porque um sistema fora do equilíbrio evolui sempre de modo a que $Q_{\mathrm{c}}$ se aproxime de $K_{\mathrm{c}}$:

• $Q_{\mathrm{c}}<K_{\mathrm{c}}$: há «produtos a menos» em relação ao equilíbrio — o $Q_{\mathrm{c}}$ tem de aumentar, o que exige formar produtos: é favorecida a reação direta;
• $Q_{\mathrm{c}}>K_{\mathrm{c}}$: há «produtos a mais» — o $Q_{\mathrm{c}}$ tem de diminuir: é favorecida a reação inversa;
• $Q_{\mathrm{c}}=K_{\mathrm{c}}$: o sistema está em equilíbrio.

1.º — o quociente da reação no início

No recipiente encerra-se só $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$: no instante inicial não há ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4$, por isso $\left[{\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4\right]=0$ e

Uma constante de equilíbrio é sempre positiva, logo $Q_{\mathrm{c}}=0<K_{\mathrm{c}}$.

2.º — o que acontece até ao equilíbrio

Com $Q_{\mathrm{c}}<K_{\mathrm{c}}$, a reação direta é favorecida: o $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$ vai-se transformando em ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4$. À medida que isso acontece, o numerador ($\left[{\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4\right]$) aumenta e o denominador (${\left[\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2\right]}^2$) diminui, por isso $Q_{\mathrm{c}}$ cresce — mas mantém-se inferior a $K_{\mathrm{c}}$ até ao instante em que o iguala. Nesse instante atinge-se o equilíbrio. Durante todo o intervalo pedido («até ser atingido o equilíbrio químico»), $Q_{\mathrm{c}}<K_{\mathrm{c}}$ e a reação direta é favorecida.

A temperatura e o volume constantes garantem que $K_{\mathrm{c}}$ não muda durante o processo (só depende da temperatura) e que as concentrações variam apenas por causa da reação.

Resposta: opção (C).

o que se veria

O $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$ é castanho e o ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4$ é incolor. No recipiente, a cor castanha começa intensa e vai esbatendo até deixar de mudar — sinal de que se atingiu o equilíbrio. Não desaparece por completo: a reação é incompleta, e no equilíbrio coexistem os dois gases.

a origem de cada opção errada

• (A) superior a $K_{\mathrm{c}}$, sendo favorecida a reação direta — as duas metades contradizem-se: com $Q_{\mathrm{c}}>K_{\mathrm{c}}$, a reação favorecida seria a inversa. Sai a quem escreve o quociente ao contrário, com os reagentes no numerador (${\left[\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2\right]}^2/\left[{\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4\right]$, que no início é «infinito»), e depois se lembra de que o $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$ tem de reagir.
• (B) superior a $K_{\mathrm{c}}$, sendo favorecida a reação inversa — é um par coerente, mas descreve a situação contrária: a de um recipiente onde se encerrasse só ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4$. Aí $Q_{\mathrm{c}}$ começaria muito grande (denominador nulo) e o sistema formaria $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$.
• (D) inferior a $K_{\mathrm{c}}$, sendo favorecida a reação inversa — acerta na comparação e inverte a regra. Um $Q_{\mathrm{c}}$ pequeno pede mais produtos, ou seja, a reação direta. Além disso, sem ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4$ no recipiente, a reação inversa nem sequer tem por onde começar.

onde se perdem pontos

Item de escolha múltipla e facultativo: os $10$ pontos são tudo ou nada, e dos oito itens facultativos da prova contam os quatro com melhor pontuação.

• Inverter a expressão de $Q_{\mathrm{c}}$. Produtos em cima, reagentes em baixo, sempre.
• Inverter a regra de evolução. Se te custar decorar, pensa no caso extremo: sem produtos, $Q_{\mathrm{c}}=0$, e o sistema só pode formar produtos.
• Ler só uma metade da opção. (C) e (D) começam igual; só a reação favorecida as distingue.
• Não indicar a versão da prova. Pelos critérios gerais, a ausência de indicação inequívoca da versão implica zero pontos nos itens de seleção.
• Assinalar duas opções. Só é classificada a resposta que surgir em primeiro lugar.

para reconhecer o próximo exercício deste tipo

Para prever o sentido em que um sistema evolui, escreve $Q_{\mathrm{c}}$ e compara-o com $K_{\mathrm{c}}$: $Q_{\mathrm{c}}<K_{\mathrm{c}}$ → reação direta; $Q_{\mathrm{c}}>K_{\mathrm{c}}$ → reação inversa. Quando o recipiente começa só com reagentes, $Q_{\mathrm{c}}=0$ e a reação direta é sempre a favorecida; quando começa só com produtos, é a inversa.