Para a produção de titânio metálico ou dióxido de titânio puros, é necessário fazer a cloração do minério que contém dióxido de titânio, com o objetivo de separar esse óxido de outras substâncias presentes no minério. A principal reação química de cloração é representada por:
TiO2 (s) + 2 Cl2 (g) ⇄ TiCl4 (g) + O2 (g) DH = +175 kJ/mol
Depois da cloração, o tetracloreto de titânio é condensado e convertido, novamente, a dióxido de titânio.
Após o sistema atingir o equilíbrio químico, como a formação do TiCl4 pode ser favorecida?
- A
Aumentando a pressão total do sistema.
- B
Diminuindo a temperatura do sistema.
- C
Aumentando a pressão parcial de O2.
- D
Aumentando a pressão parcial de Cl2.
gabarito - E
Variando a quantidade de TiO2.
Resolução
Para entender como favorecer a formação do tetracloreto de titânio (\(\text{TiCl}_4\)) a partir do óxido de titânio (\(\text{TiO}_2\)) e do cloro (\(\text{Cl}_2\)), é importante considerar o princípio de Le Chatelier, que descreve como um sistema em equilíbrio químico reage a mudanças nas condições externas.
A reação em questão é:
Nesta equação, notamos que dois mols de gás cloro (\(\text{Cl}_2\)) são consumidos para produzir um mol de gás tetracloreto de titânio (\(\text{TiCl}_4\)) e um mol de gás oxigênio (\(\text{O}_2\)). O que podemos observar aqui é que, ao aumentar a pressão parcial de um dos reagentes, neste caso o cloro, a reação tende a se deslocar para o lado dos produtos, de acordo com o princípio de Le Chatelier. Isso ocorre porque o sistema busca minimizar o efeito da mudança, ou seja, ao aumentar a quantidade de \(\text{Cl}_2\), o equilíbrio se desloca para a direita, favorecendo a formação de \(\text{TiCl}_4\) e \(\text{O}_2\).
Além disso, a reação é endotérmica, como indicado pelo valor positivo da variação de entalpia (\(\Delta H\)). Embora a temperatura também possa influenciar o equilíbrio, a opção que mais diretamente favorece a formação do produto desejado neste caso é o aumento da pressão parcial de \(\text{Cl}_2\).
Portanto, ao aumentar a pressão parcial de cloro, estamos aumentando a concentração desse reagente, o que resulta em um deslocamento do equilíbrio para a formação de mais produtos, ou seja, mais \(\text{TiCl}_4\). Essa análise confirma que a alternativa correta é a que sugere aumentar a pressão parcial de cloro.