Relatório 5 - Equilíbrio Químico

(1)

Dupla: Hellen Aparecida Andrade e Ítalo Esteves Coutinho.

Curso: Química Diurno.

Turma: C2.

Data de Realização da Prática: 10 de Maio de 2011.

Data de Entrega do Relatório:

Data de Entrega do Relatório: 17 de Maio de 2011

17 de Maio de 2011..

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

Equilíbrio Químico

Prática V de Química Geral Experimental

(2)

Equilíbrio Químico

Trabalho apresentado para avaliação da disciplina

Quím

ica

G

eral

Ex

perimental, a

qu

al

é

ministrada pela

P

rofessora

Cy

nthia

P

eres

D

emicheli no curso de

Q

uímica

D

iurno da

U

niversidade

F

ederal de

M

inas

G

erais.

B

elo

H

orizonte

(3)

Química Geral Experimental

EQUILÍBRIO QUÍMICO

2 ÍN

_DICE

I

ntrodução ... ... ... ...

3 O

bjetivo ... ... ... ...

3 R

ecursos Necessários ... ... ... ...

3 M

etodologia ... ... ... ...

4 R

esultados e

D

iscussão ... ... ...

5 C

onclusão ... ... ... ...

6 R

eferências ... ... ... ...

7

(4)

I

NT

RODUÇÃO

A

condição na

q

ual as concentrações de todos os reagentes e produtos em um sistema fechado param de variar com o tempo

é

chamada de e

q

uil

íb

rio

q

u

í

mico.

O

e

q

uil

íb

rio

q

u

í

mico acontece

q

uando as reações direta e inversa acontecem a velocidades iguais.

(BROW

N,

2005)

O

e

q

uil

íb

rio dinâmico para o

q

ual todas as reações tendem

é

um aspecto muito importante da ciência em geral.

P

recisa-se conhecer a composição de uma mistura de reação no e

q

uil

íb

rio por

q

ue ela diz a

q

uantidade de produto

q

ue se deve esperar.

P

ara se controlar o rendimento de uma reação,

é

necessário entender a

b

ase termodinâmica do e

q

uil

íb

rio e como a posição do e

q

uil

íb

rio

é

afetada por condições como a temperatura e a pressão.

A

resposta do e

q

uil

íb

rio

à

mudança de condições tem grande importância econômica e

b

iológica: a regulação do e

q

uil

íb

rio afeta o rendimento dos produtos dos processos industriais, por exemplo; e as c

é

lulas vitais esforçam-se para evitar chegar a um e

q

uil

íb

rio dinâmico.

(A

TK

I

NS,

2007)

N_ão

_é

_dif

_í

_{cil perce}

_b

_er

_q

_{ue o estudo dos e}

_q

_uil

_íb

_rios

_q

_u

_í

_micos

_é

_{fundamental para as ciências em}

geral.

É

menos dif

í

cil ainda assimilar sua presença e fundamental importância em ações cotidianas.

OBJE

T

IVO

A

nalisar macroscopicamente sistemas em e

q

uil

íb

rio

q

u

í

mico,

b

em como verificar experimentalmente e reconhecer os fatores

q

ue influenciam o e

q

uil

íb

rio

q

u

í

mico segundo o princ

í

pio de

L

e

C

hâtelier.

RECUR

S

_O

S NE

_C

ESSÁ

_RIO

S

M

ateriais

R

eagentes e

I

ndicadores

p Solução

0

,

05

mol

L

-1de K₂

C

r

O

₄; p Solução

0

,

05

mol

L

-1de K₂

C

r ₂

O

₇;

(5)

Química Geral Experimental

4

p Suporte para tubos de ensaio; p

4

tubos de ensaio; p

6

b

éq

ueres:

(4) 50

m

L

,

(1) 100

m

L

e

(1) 250

m

L

; p Tela de amianto; p Trip

é

; p

B

ico de

B

unsen; p

P

inça de madeira; p

4

pipetas graduadas

(10

,

00

m

L)

; p

1

proveta

(5

,

0

m

L)

M

ET

ODOLOGIA

N_{a primeira prática, encheram-se dois tubos de ensaio com}

₂

_m

_L

_{da solução de dicromato de}

potássio

(

K2

C

r 2

O

7

)

1e um terceiro tubo com

2

m

L

da solução cromato de potássio

(

K2

C

r

O

4)1.

F

eito esse primeiro passo, realizaram-se três diferentes reações,

q

ue são:

a

)

Em um dos tubos

q

ue cont

é

m a esp

é

cie dicromato

(C

r 2

O

72-

)

, adicionaram-se

0

,

5

m

L

da solução de

N_a

_OH

_{, o}

_q

_{ue corresponde, aproximadamente, a dez gotas.} E_{ntão se comparou a coloração}

ad

q

uirida pela solução desse tubo com a dos outros e anotaram-se as variações observadas.

b

)

A

o mesmo tubo adicionou-se

1

m

L

de

HC

l.

O

tubo foi então agitado e as variações macroscópicas foram comparadas com as dos outros tubos e anotadas.

c

)

No tubo de ensaio

q

ue continha a esp

é

cie cromato

(C

r

O

42-

)

adicionaram-se

2

gotas da solução de

B

a

(

N

O

3

)

2. Então agitou-se o tubo de ensaio e as mudanças visuais observadas na solução foram

tomadas em nota.Esse procedimento foi reproduzido no tubo de ensaio

q

ue continha a solução de K2

C

r 2

O

7.

N_{a segunda prática adicionaram-se}

₂

_m

_L

_{de água em tubo de ensaio, bem como}

₃

_{gotas da}

solução de amônia

(

N

H

4

OH)

e uma gota da solução alcoólica de fenolftaleína.Essa solução resultante

foi despejada sobre um pano branco.

O

pano embebido com a solução foi então agitado ao ar por cerca de três minutos.

O

s resultados observados foram devidamente anotados.

N_{a terceira prática, adicionaram-se}

₂

_m

_L

_{da solução vermelha a um tubo de ensaio.}

_F

_oram

adicionadas ainda gotas de

HC

l concentrado2 at

é q

ue alguma variação visual fosse observada.Então, ao mesmo tubo adicionou-se água destilada at

é q

ue alguma mudança macroscópica fosse registrada.

A

pós anotarem-se os resultados observados nas duas etapas anteriores, levou-se o mesmo tubo de ensaio ao fogo, para ser a

q

uecido em banho-maria.

P

osteriormente, resfriou-se o mesmo tubo em água

(6)

corrente.Novamente, os resultados notados entre cada um dos dois

ú

ltimos passos foram registrados e interpretados.

1

_Ob

_{servação: tanto o dicromato de potássio}

_q

_{uando o cromato de potássio devem ser}

manipulados com cuidado, uma vez

q

ue são fortes oxidantes.

D

evem ser mantidos longe de produtos com

b

ustíveis, so

b

risco de incêndio.

O

s dois compostos são ainda nocivos por possuírem cromo

(VI)

em suas estruturas, um agente cancerígeno potencial em humanos.

2

_Ob

_{servação: o ácido clorídrico}

_(HC

_l

_{) é}

_{um ácido extremamente forte e deve ser manuseado}

com cautela, preferencialmente com o auxílio de luvas e óculos de segurança.

P

or ter alto poder de corrosão, pode causar severos danos a

q

ual

q

uer tecido vivo. Seus vapores tam

bé

m são altamente prejudiciais

à

sa

ú

de, uma vez

q

ue podem causar edema pulmonar e diversas irritações

à

s vias respiratórias.

R

ES

_UL

_T

_ADO

S E

_DI

S

_CU

SS

_ÃO

D

evido

à

fácil observação da mudança, o e

q

uilíbrio cromato-dicromato

é

fre

q

uentemente utilizado como exemplo no estudo do deslocamento de e

q

uilíbrios

q

uímicos.

U

ma solução

q

ue cont

é

m íons cromato

(C

r

O

42-

) é

amarela, en

q

uanto a

q

ue cont

é

m dicromato

(C

r 2

O

72-

) é

alaranjada. Na prática,

q

uando se adicionou solução de Na

OH

no tubo contendo dicromato de potássio, observou-se

q

ue a solução se tornou amarela.

P

ara se explicarem as alterações

q

ue um sistema pode sofrer ao ser perturbado, deve-se ter como fundamento o princípio de

L

e

C

hâtelier, enunciado em

1888

pelo

q

uímico francês

H

enri

L

ouis

L

e

C

hâtelier, o

q

ual diz

q

ue se um sistema em e

q

uilíbrio for submetido a uma perturbação, haverá um deslocamento nesse e

q

uilíbrio no sentido de neutralizar o efeito da mudança.

O

fenômeno do primeiro experimento pode, então, ser explicado atrav

é

s da observação da seguinte e

q

uação

q

uímica:

2 C

r

O

42-(aq)

+ 2 H

+(aq) 

C

r ₂

O

₇₂-₍_a_q)

+ H

₂

O

₍_l₎

A

ssim, ao se adicionar Na

OH

ao tubo contendo dicromato, os íons

H

+ do e

q

uilíbrio acima representado foram consumidos para a formação de água

(H

+(aq)

+ OH

-(aq) p

H

₂

O

₍_l₎

)

, ocasionando o deslocamento do e

q

uilíbrio para a es

q

uerda e produzindo íons cromato

(C

r

O

42-

)

, de coloração

amarelada.

A

o se adicionar ácido clorídrico ao mesmo tubo, observou-se o retorno da coloração alaranjada, pois o e

q

uilíbrio foi deslocado para a direita e houve produção de íons

C

r 2

O

72-.

(7)

Química Geral Experimental

6 A

rigor, a mudança de cor

p

er

s

e não

p

rova

q

ue o dicromato

p

a

ss

ou a cromato.

A

com

p

rovação

p

ode

s

er feita a

p

artir da reação re

p

re

s

entada abaixo:

B

a2+(aq)

+ C

r

O

42-(aq)p

B

a

C

r

O

₄₍_s₎

A

solubilidade do

B

a

C

r

O

4

é

de

8

,

5

x

10

-11mol

L

-1, en

q

uanto o

B

a

C

r 2

O

7

é

sol

ú

vel.

D

e fato,

q

uando

se adicionou nitrato de bário ao tubo contendo a solução de cromato de potássio, observou-se a imediata precipitação de

B

a

C

r

O

4; no tubo contendo dicromato, não houve turvação.

N_{o segundo experimento, despejou-se uma solução a}

_q

_{uosa fortemente rósea de amônia e}

fenolftaleína sobre um pano branco.

O

bservou-se a mancha desaparecendo completamente após alguns minutos.

O

fenômeno pode ser explicado atrav

é

s da análise,

à

luz do princípio de

L

e

C

hâtelier, do e

q

uilíbrio

q

uímico representado pela e

q

uação a seguir.

N

_H

₃₍_a_q)

_{+ H}

₂

_O

₍_l₎  N

H

₄₊₍_a_q)

+ OH

-₍_a_q)

¨H < 0

A

amônia

(

N

H

3

) é

uma substância volátil.

Q

uando o pano foi agitado ao ar, ela se volatilizou,

deslocando o e

q

uilíbrio para a es

q

uerda, ou seja, consumindo os íons

OH

-_{, responsáveis, juntamente}

à

fenolftaleína, pela coloração rósea.

U

m experimento viável para corroborar essa hipótese consiste em adicionar sobre o local onde estava a mancha mais solução de amônia.

A

ssim pôde-se ver a coloração rósea voltando.

I

sso ocorre por

q

ue a fenolftaleína continua depositada sobre o pano, já

q

ue não

é

volátil como a amônia.

N_{o terceiro experimento, ao se adicionar ácido clorídrico}

_à

_{solução de cloreto de cobalto}

_(II)

hidratado, a solução, antes vermelha, tornou-se azul.

O

e

q

uilíbrio

q

uímico envolvido pode ser expresso pela e

q

uação

q

uímica abaixo:

[C

o

C

l4

]

2-(alc)

+ 4 H

2

O

(l) 

[C

o

(H

2

O)

4

C

l2

]

(alc)

+ 2 C

l-(aq)

¨H < 0

A

adição de ácido clorídrico introduziu íons

C

l-₍_a_q)_{no sistema, fazendo com}

q

_{ue o e}

q

_{uilíbrio se}

deslocasse no sentido do consumo de cloreto, ou seja, para a es

q

uerda.

D

essa forma, predominou em solução o complexo

[C

o

C

l4

]

2-(alc), responsável pela coloração azul notada.

Q

uando se diluiu a solução azul, a cor vermelha inicialmente observada retornou.

D

e fato,

q

uando mol

é

culas de água foram adicionadas ao e

q

uilíbrio, esse foi deslocado para a direita, produzindo cloreto de cobalto

(II)

hidratado, uma esp

é

cie vermelha.

A

o se a

q

uecer o tubo, a solução lentamente tornou-se azul.

O

acr

é

scimo de calor desloca o e

q

uilíbrio no sentido da reação endot

é

rmica, ou seja, para a es

q

uerda

(

como indicado pelo

¨H)

,

(8)

produzindo

[C

o

C

l4

]

2-(alc), a esp

é

cie azul.

Q

uando o tubo foi resfriado, a cor vermelha foi voltando aos

poucos, o

q

ue, por um raciocío análogo, indica

q

ue o e

q

uilíbrio foi deslocado para produzir mais

[C

o

(H

2

O)

4

C

l2

]

.

É

importante ressaltar

q

ue, nos e

q

uilíbrios estudados, uma determinada cor indica a predominância de uma esp

é

cie

q

uímica sobre a outra, e não

q

ue há em solução somente a esp

é

cie responsável pela cor.

CO

N

_CLU

S

_ÃO

N_{a prática relatada por este trabalho, puderam-se analisar macroscopicamente sistemas em}

e

q

uilíbrio

q

uímico, verificando-se experimentalmente alterações nos fatores temperatura e concentração, os

q

uais ocasionam o deslocamento dos diversos e

q

uilíbrios

à

luz o princípio de

L

e

C

hatelier.

A

inda há o fator pressão, o

q

ual não foi estudado nos experimentos realizados, pois provoca alterações significativas apenas em sistemas gasosos.

R

E

_F

E

_RÊ

N

_CIA

S

D

E

_MICH

E

_LI

_,

_Cy

_nthia

_P

_eres

_[

_{et al}

_]

_.

_P

_{ráticas de}

_Q

_uímica

_G

_eral.

_B

_elo

_H

_orizonte:

_DQ

_-

_UFMG

_,

₂₀₀₆

_,

p.

36²40

.

F

icha de segurança do ácido clorídrico.

D

isponível no site http://www.higieneocupacional.com.br/download/ac-clor-braskem.pdf.

A

cesso em

16 M

aio

2011

,

à

s

20

h

40

.

A

TK

I

NS,

P

.

W

.;

LOR

ETT

A

,

J

.

P

rincípios de

Q

uímica:

Q

uestionando a

V

ida

M

oderna e o

M

eio-A

mbiente.

P

orto

A

legre:

B

ookman,

2007

, p.

425

,

426

.