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Câmara de Le Chatelier

Sobre esta simulação

A Câmara de Le Chatelier é uma simulação interativa de equilíbrio em fase gasosa em 3D projetada para salas de aula de química. Dentro de um cilindro de vidro selado com um pistão superior arrastável e uma jaqueta de base aquecida, 36 moléculas de gás em colisão se interconvertem continuamente entre reagentes e produtos. Os estudantes podem testar a dissociação endotérmica do tetróxido de dinitrogênio (N2O4 ⇌ 2 NO2, onde dímeros cianos incolores se dividem em monômeros marrom-avermelhados) ou a síntese exotérmica de amônia de Haber (N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3). Arrastar o pistão altera o volume e a pressão imediatamente, enquanto ajustar a temperatura altera a constante de equilíbrio Kc, permitindo que os estudantes observem as taxas direta e reversa se reequilibrarem até que Q seja igual a Kc.

O que os alunos podem explorar

  • No sistema N2O4 ⇌ 2 NO2, aumente o controle deslizante de Temperatura em direção a 450 K e observe a mistura gasosa escurecer à medida que a dissociação endotérmica se desloca para a direita em direção ao NO2 marrom.
  • Arraste o pistão superior para baixo para comprimir o volume da câmara de 5,0 L para 1,8 L e observe os dímeros de N2O4 se reformarem à medida que o equilíbrio se desloca para menos mols de gás.
  • Mude o Sistema para N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3 (Exotérmica) e comprove o pistão para ver por que a alta pressão favorece a produção de amônia no processo de Haber.
  • Diminua a temperatura no sistema de Haber e observe como uma reação exotérmica se desloca em direção aos produtos (Kc mais alto) quando resfriada.
  • Clique no botão Injetar Reagente ou clique nas moléculas dentro do cilindro para cair Q abaixo de Kc e observar a reação direta disparar até que o equilíbrio seja restaurado.

Objetivos de aprendizagem

  1. 1Use o princípio de Le Chatelier para prever como uma reação gasosa reversível responde a mudanças na concentração, pressão/volume e temperatura.
  2. 2Explique por que comprimir uma mistura gasosa desloca o equilíbrio para o lado com menos mols de moléculas de gás.
  3. 3Distingua entre perturbações que alteram o quociente de reação Q (volume ou concentração) e mudanças de temperatura que alteram o próprio Kc.
  4. 4Relacione a mudança de cor macroscópica da mistura gasosa de N2O4 / NO2 com a proporção microscópica de dímeros para monômeros.

Perguntas frequentes dos professores

O que afirma o princípio de Le Chatelier?

O princípio de Le Chatelier afirma que quando um sistema químico em equilíbrio dinâmico sofre uma alteração de temperatura, pressão, volume ou concentração, o sistema desloca sua posição de equilíbrio na direção que contrabalança parcialmente a alteração imposta.

Por que comprimir o pistão torna o gás N2O4 / NO2 mais claro?

Na reação N2O4(g) ⇌ 2 NO2(g), um mol de gás N2O4 pálido produz dois mols de gás NO2 marrom-avermelhado. Comprimir o pistão aumenta a pressão total, de modo que o sistema se desloca para a esquerda em direção ao lado com menos mols de gás (N2O4), reduzindo a concentração de NO2 marrom.

Alterar o volume ou a pressão altera a constante de equilíbrio Kc?

Não. Alterar o volume ou adicionar reagentes altera o quociente de reação instantâneo Q, causando um deslocamento líquido até que Q retorne ao mesmo valor de Kc. Apenas uma mudança na temperatura altera o valor da constante de equilíbrio Kc.

Por que o aquecimento afeta reações endotérmicas e exotérmicas de maneira diferente?

Em uma reação endotérmica (ΔH positivo), a energia térmica age como um reagente, então aumentar a temperatura aumenta o Kc e desloca o equilíbrio em direção aos produtos. Em uma reação exotérmica (ΔH negativo), o calor é liberado como produto, então aumentar a temperatura diminui o Kc e desloca o equilíbrio de volta para os reagentes.

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