Calculadora de quociente de reação

Calcule o quociente de reação Q a partir de atividades e coeficientes estequiométricos de uma reação reversível geral.

Equação do quociente de reação
Para aA + bB ⇌ cC + dD, informe cada coeficiente e a atividade de cada espécie.

Sobre o quociente de reação

O quociente de reação, representado por Q, descreve a composição instantânea de um sistema em reação. Ele usa a mesma forma matemática de uma constante de equilíbrio, mas pode ser calculado a qualquer momento, com ou sem equilíbrio atingido. Comparar Q com a constante de equilíbrio K permite prever o sentido em que o sistema deve evoluir para se aproximar do equilíbrio. Se Q for menor que K, a reação direta é favorecida; se for maior, a inversa; se forem iguais, o sistema está em equilíbrio. Para a reação geral aA + bB ⇌ cC + dD, a calculadora avalia Q = (atividade de C elevada a c × atividade de D elevada a d) dividido por (atividade de A elevada a a × atividade de B elevada a b). Os coeficientes estequiométricos viram expoentes, os produtos ficam no numerador e os reagentes no denominador. Um coeficiente zero é útil quando o modelo tem apenas um reagente ou produto; o termo da atividade correspondente contribui com um fator igual a um. Termodinamicamente, o quociente deve usar atividades, e não concentrações brutas. Atividade é uma concentração efetiva adimensional referenciada a um estado padrão. Em soluções diluídas, a concentração molar costuma ser usada como aproximação prática. Para gases, normalmente se usa a pressão parcial dividida pela pressão padrão. Sólidos puros e líquidos puros têm atividade igual a um e, portanto, devem ser omitidos da expressão ou representados com coeficiente zero nesta calculadora de quatro espécies. A forma de Q depende dos dados usados. Qc usa termos de concentração, enquanto Qp usa pressões parciais de gases. Esses valores são relacionados, mas geralmente não são idênticos quando o número total de mols gasosos muda durante a reação. Compare sempre o quociente com a forma correspondente da constante de equilíbrio na mesma temperatura. A constante de equilíbrio muda com a temperatura, enquanto Q muda sempre que a composição da mistura se altera. Esta calculadora é adequada para exercícios de equilíbrio, conferência de misturas em laboratório e previsões rápidas de sentido. Balanceie primeiro a equação química, pois coeficientes incorretos alteram os expoentes e podem mudar muito Q. Use razões consistentes em relação ao estado padrão, inclua apenas as espécies que pertencem à expressão de equilíbrio e mantenha algarismos significativos suficientes para a comparação. O resultado numérico sozinho não indica o sentido até ser comparado com um valor adequado de K.

Exemplos de quociente de reação

Cada exemplo substitui as atividades na expressão da reação balanceada.

Valores da reaçãoQuocienteCálculo
a=1, A=2; b=3, B=1; c=2, C=4; d=0Q = 8O numerador é 4 ao quadrado e o denominador é 2 vezes 1 ao cubo.
a=2, A=0.5; b=1, B=2; c=1, C=3; d=2, D=0.5Q = 1.5O termo dos produtos é 3 vezes 0.5 ao quadrado; o dos reagentes é 0.5 ao quadrado vezes 2.
a=1, A=0.2; b=1, B=0.4; c=1, C=0.8; d=1, D=0.5Q = 5Dividir o produto das atividades dos produtos, 0.4, pelo dos reagentes, 0.08, resulta em cinco.

Como calcular Q

  1. Balanceie a equação química reversível e identifique reagentes e produtos.
  2. Informe o coeficiente e a atividade de cada reagente.
  3. Informe o coeficiente e a atividade de cada produto, usando coeficiente zero para uma espécie não utilizada.
  4. Selecione Calcular quociente de reação para avaliar a expressão.
  5. Compare Q com a constante de equilíbrio correspondente para prever o sentido favorecido.

Perguntas frequentes sobre quociente de reação

Qual é a diferença entre Q e K?

Q descreve uma mistura em qualquer instante, enquanto K é o valor da expressão no equilíbrio. Eles têm a mesma forma algébrica para uma reação e temperatura específicas.

Como Q prevê o sentido da reação?

Quando Q é menor que K, a reação líquida avança para os produtos, aumentando Q. Quando Q é maior que K, avança para os reagentes, diminuindo Q.

Sólidos e líquidos puros devem ser incluídos?

Sólidos e líquidos puros têm atividade unitária e são omitidos do quociente de reação. Nesta calculadora, defina o coeficiente de um termo não utilizado como zero e sua atividade como um.

Posso inserir concentrações no lugar de atividades?

Concentrações são uma aproximação útil da atividade em soluções ideais suficientemente diluídas. Para trabalho termodinâmico preciso, use atividades adimensionais corrigidas para o comportamento não ideal.

Por que os coeficientes são usados como expoentes?

Os expoentes vêm da estequiometria e da expressão da lei de ação das massas. Mudar um coeficiente balanceado altera a reação definida e, portanto, tanto Q quanto K.