RELATORIO 06 - DESLOCAMENTO DO EQUILIBRIO QUIMICO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA
RELATÓRIO EXPERIMENTAL VIRTUAL
1. IDENTIFICAÇÃO
Componentes do grupo: João Marcos Barros dos Santos e Gabriela Ferreira de Lima
Turma: Licenciatura 
Nome do Experimento: Deslocamento do Equilíbrio Químico
2. INTRODUÇÃO
Solução Tampão é uma mistura formada por um ácido ou por uma base 
Fracos inorgânicos e por um sal inorgânico que apresente o mesmo ânion do ácido ou o mesmo cátion da base. A principal característica de uma solução tampão é o fato de seu pH manter-se praticamente inalterado, mesmo que acrescido de uma certa quantidade de solução contendo um ácido ou umas bases fortes.
 “Normalmente a solução padrão encontrada em muitos laboratórios é a solução tampão de fosfato de potássio, que é feita através da combinação do fosfato e do potássio com a água e ele ocorre em várias formas: monobásica (KH2PO4), dibásica (K2HPO4) e tribásica (K3PO4). Tampões fosfato de potássio neutros podem ser preparados misturando as formas monobásica e dibásica em diferentes proporções, dependendo do pH desejado. Esses tampões são muito utilizados para diversas aplicações e como acontece com qualquer solução tampão, o segredo é saber as quantidades corretas de cada ingrediente para que sua solução de trabalho tenha a concentração adequada." (FIORUCCI et al; 13, MAIO 2001. Pag:18)
Fiorucci (2001), ressalta ainda que, hoje, o conceito de tampão é aplicado nas diversas áreas do conhecimento. Bioquímicos utilizam tampões devido às propriedades de qualquer sistema biológico ser dependente do pH; além disso, em química analítica e industrial, o controle adequado do pH pode ser essencial na determinação das extensões de reações de precipitação e de eletrodeposição de metais, na efetividade de separações químicas, nas sínteses químicas em geral e no controle de mecanismos de oxidação e reações eletródicas. Uma definição mais apresentada, recentemente, por Harris (1999), uma solução tamponada resiste as abrangentes, foi quando ácidos ou bases são adicionados ou quando uma diluição ocorre. Embora haja outros tipos e a mudanças de pH de solução tampão, estas soluções são constituídas geralmente de uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada (exemplo: ácido acético e acetato de sódio), ou da mistura de uma base fraca e seu ácido conjugado (exemplo: amônia e cloreto de amônio). (13, MAIO 2001. Pg:19).
As variações de pH ocorridas nas soluções tamponadas são insignificantes quando comparadas àquelas nas não tamponadas. Por esse motivo, essas soluções são utilizadas para manter constante o pH de um sistema e, ainda, no preparo de com valor de pH definido (FIORUCCI, 2001; MARCONATO, 2004).
Em relação ao pH de uma solução tamponete, Fiorucci (2001), exalta que," O pH de uma solução tampão pode ser estimado pela equação de Henderson-Hasselbalch, que é uma forma rearranjada da expressão de equilíbrio de ionização de um ácido fraco (HA) ou de hidrólise de um ácido conjugado (BH+) de uma base fraca." (FIORUCCI et al 13, MAIO 2001. Pag:20).
Já para Marconato (2004)," as soluções tampões são soluções que resistem a mudanças de pH quando a elas são adicionados ácidos ou bases ou quando uma diluição ocorre. Essa resistência é resultado do equilíbrio entre as espécies participantes do tampão. Um tampão é constituído de uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada ou de uma base fraca e seu ácido conjugado”. Os tampões têm a propriedade de resistir a mudanças no pH. Isto ocorre porque essas soluções contêm um componente ácido e um básico em sua constituição." (MARCONATO et al; 20, NOVEMBRO 2004. pag: 59).
 
Quando se seleciona um ácido por uma solução tampão, tenta-se escolher um ácido que tem um pKa perto do pll desejado. Isto dará ao tampão quantidades quase equivalentes de ácido e de base conjugada por isso ele será capaz de neutralizar tanto H e OHF quanto for possível.
 
3. OBJETIVOS
· Avaliar a influência da concentração e da temperatura no deslocamento do equilíbrio de reações reversíveis;
· Entender as características do equilíbrio químico;
· Prever o deslocamento do equilíbrio de uma reação, através de perturbações.
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
4.1 Materiais
· Béquer de 100 mL;
· Vidro de relógio;
· Tubo de ensaio;
· Suporte com tubos de ensaio;
· Bastão de vidro;
· Pipeta Pasteur de 10 mL;
· Espátula;
· Pisseta com água destilada;
· Banho de gelo;
· Banho-maria;
· Capela de exaustão;
· Cloreto de potássio (KCl) (sólido);
· Ácido clorídrico (HCl) (12 M);
· Cloreto de cobalto (CoCl42-) (0,25 mol/L);
· Ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado;
· Cloreto de potássio (KCl) (0,1 mol/L);
· Nitrato de prata (AgNO3) (0,1 mol/L);
· Ácido clorídrico (HCl) concentrado.
4.2 Pré Teste
1. Ao projetar um processo de síntese de algum composto em larga escala, é necessário obter uma reação mais completa possível para maximizar o rendimento do produto. Para isso, é importante entender as formas de alteração equilíbrio químico para favorecer o produto de interesse. Com base no texto e avaliando a reação de produção de amônia, marque a opção que aumentaria a quantidade de produto.
a) Aumentando a pressão parcial do hidrogênio. Ao aumentar a pressão parcial do hidrogênio, a reação tende a se deslocar para a direita. Como isso, aumentaria o rendimento da reação.
2. Um equilíbrio químico é a situação em que a proporção entre os reagentes e produtos de uma reação química se mantém constante ao longo do tempo e não há variações visíveis no sistema. Portanto, uma reação química atinge o equilíbrio químico quando:
a) As velocidades das reações direta e inversa são iguais. O equilíbrio é um processo dinâmico.
3. A produção de amônia em escala industrial é realizada pelo sistema de Haber-Bosh em que se controla a pressão e a temperatura, mantendo-se um sistema em equilíbrio formado entre os gases:
Esse processo fornece um rendimento em produtos da reação de 30%, mas é a melhor condição de produção. Sobre esse equilíbrio, podemos afirmar que:
b) [NH3] = constante. No equilíbrio as concentrações permanecem constantes.
4. No equilíbrio químico não há alterações nas concentrações dos reagentes e dos produtos, a razão entre eles é constante. Deste modo, obtemos uma constante de equilíbrio (K), que é definida por um quociente, cujo numerador é o produto das concentrações de equilíbrio dos produtos da reação, cada uma elevada a um expoente igual ao respectivo coeficiente estequiométrico da equação balanceada. Com isso, marque a opção que apresenta corretamente a expressão de equilíbrio da reação abaixo.
a) K = [H2O]2/[O2].[H2]2. A expressão de equilíbrio é o quociente dos produtos sobre os reagentes, cada um elevado ao seu coeficiente estequiométrico.
5. O hidrogênio molecular pode ser obtido, industrialmente, pelo tratamento do metano com vapor de água. O processo envolve a seguinte reação endotérmica:
Com relação ao sistema em equilíbrio, pode-se afirmar, corretamente, que:
b) o aumento da temperatura do sistema reacional afeta a constante de equilíbrio. O aumento da temperatura favorece as reações endotérmica, alterando o valor da constante de equilíbrio.
4.3 Procedimento experimental
	
	Inicialmente é pego os EPI’s – Equipamento de segurança individual (jaleco, luvas e óculos de proteção) no armário de EPI’s.
Seleção dos EPI’s para o experimento.
	
Logo após, se faz necessário ligar a luz e o exaustor da capela de exaustão.
	
	Em seguida, no armário deve ser selecionado todo material necessário para o experimento e colocado na capela de exaustão.
	Havendo selecionado todos os componentes do experimento, deve-se iniciar preparando os tubos de ensaio, onde deve ser transferido o Tetracloreto de cobalto (CoCl42) 0,25 mol/L para o béquer com o auxílio do bastão de vidro. Em seguida, deve ser preparado 10 tubos de ensaio colocando, com o auxílio da pipeta de Pasteur, 10 gotas da solução em cada tubo. Havendo finalizado deve-se fazer a limpeza do béquer e da pipeta.
Adição do Cloreto de cobalto
	 É possível ver que todos os tubospossuem coloração violeta, logo após, deve iniciar o processo de testagem do equilíbrio químico com a temperatura, onde deve-se ser adicionado ácido clorídrico (HCl) concentrado no béquer e, em seguida, adicionado 8 gotas da solução nos tubos de ensaio 2 e 3 utilizando a pipeta de Pasteur. 
	É possível notar que os tubos 2 e 3 ficam com sua coloração roxa. Leve o tubo 2 para o banho-maria e o tubo 3 para o banho de gelo, ambos por 20 segundos. Retorne os tubos para o suporte e, em seguida, inverta o procedimento, levando o tubo 2 para o banho de gelo e o tubo 3 para o banho-maria. Compare as cores das soluções desses tubos com a referência do tubo 1.
Adição do tubo 2 do banho maria.
Adição do tubo 3 no banho de gelo.
Adição do Tubo 2 no banho de gelo.
Adição do tubo 3 no banho maria.
Comparação dos tubos de ensaio 2 e 3 com o tubo de ensaio 1.
	
	Logo após, deve ser feito a comparação do deslocamento químico com KCL, na qual deve ser realizado a limpeza do béquer e da pipeta de Pasteur. Então, com o auxílio do bastão de vidro, adicione a solução de Cloreto de Potássio (KCL 0,1 mol/L) no béquer. Em seguida, com a pipeta de Pasteur, adicione 5 gotas da solução nos tubos 4 e 5.
Limpeza do béquer e da pipeta de Pasteur.
Adição do Cloreto de Potássio no Béquer.
Adição de KCL nos tubos de ensaio 4 e 5.
	Após observarmos a mudança da cor das reações dos tubos 4 e 5, para rosa, em seguida, deve ser realizado a limpeza do béquer e da pipeta, e adicione o ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado no béquer utilizando o bastão de vidro para guiar o despejamento da solução. Com a pipeta de Pasteur, coloque 5 gotas da solução apenas no tubo 5. Com o auxílio da espátula, despeje alguns cristais de cloreto de potássio (KCL) sólido no vidro do relógio, transferindo o conteúdo em seguida para o tubo 6. Sequencialmente, também coloque o cloreto de potássio sólido no tubo de ensaio 7. Depois, pipete a solução de ácido sulfúrico concentrado e transfira 2 gotas apenas para o tubo de ensaio 7. Compare a cor das soluções dos tubos 4, 5, 6 e 7 com o tubo 1
Limpeza do béquer e da pipeta de Pasteur.
	
Adição de ácido Sulfúrico no Béquer
Adição de KCL sólido no vidro relógio
Adição de KCL no tubo de ensaio 6
Adição de KCL no tubo de ensaio 7
Adição de H2SO4 no tubo de ensaio 7
Comparação dos tubos de ensaio 4, 5, 6, 7 com tubo de ensaio 1.
	Após a adição do KCL sólido é possível ver a mudança de cor da reação base para coloração azul, em seguida se faz necessário realizar a comparação do deslocamento do equilíbrio químico com os outros reagentes. Dessa forma, limpe o béquer e a pipeta de Pasteur. Coloque, com o auxílio do bastão de vidro, a solução concentrada de Ácido Clorídrico (HCL) no béquer. Posteriormente, pipete, com a pipeta de Pasteur, a solução e transfira 5 gotas para o tubo de ensaio 8, logo após realize a limpeza do béquer e a pipeta. 
Limpeza do Béquer e da pipeta.
Adição de HCL no Béquer.
Adição de HCL no tubo de ensaio 8.
	Após a limpeza do béquer e da pipeta, deve ser adicionado a solução de nitrato de prata ao béquer. Em seguida, pipete a solução e transfira 2 gotas para o tubo de ensaio 9. 
Limpeza do béquer e da pipeta.
Adição do AgNO3 no Béquer
Adição de AgNO3 no tubo de ensaio 9
	Após a adição do AgNO3, pode-se ver a mudança da coloração da reação para a cor rosa. Em seguida, realize a limpeza da pipeta e do béquer. Finalmente, coloque a água armazenada na pisseta no béquer e, com a pipeta de Pasteur, pipete a água e transfira 10 gotas para o tubo de ensaio 10. Compare as cores dos tubos de ensaio 8 ao 10 com o tubo de ensaio 1.
Limpeza do béquer e da pipeta.
 inserir água destilada da pisseta no béquer
Adição de H2O no tubo de ensaio 10
Comparação dos tubos de ensaio 8, 9, 10 com tubo de ensaio 1.
	Havendo finalizado o experimento, deve ser realizado a limpeza das vidrarias e logo após guardar todas as vidrarias e os reagentes no armário. Logo após deve ser desligado o exaustor e desligado a luz da capela de exaustão, finalizando com fechamento da janela da mesma.
Tubos e seus conteúdos
· Tubo 1: CoCl42-;
· Tubo 2: CoCl42- + HCl concentrado; (Banho Maria + Banho de gelo);
· Tubo 3: CoCl42- + HCl concentrado; (Banho de Gelo + Banho Maria);
· Tubo 4: CoCl42- + KCl liquido;
· Tubo 5: CoCl42- + KCl liquido;
· Tubo 6: CoCl42- + KCl sólido;
· Tubo 7: CoCl42- + KCl sólido + H2SO4;
· Tubo 8: CoCl42- + HCl;
· Tubo 9: CoCl42- + AgNO3;
· Tubo 10: CoCl42- + H2O.
Tubos e coloração
	Tubos
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	cor
	Violeta base
	Roxo
	Roxo
	Rosa
	Rosa
	Azul
	Azul
	Violeta base
	Rosa
	Rosa
6. ANALISANDO OS RESULTADOS
1. Deslocamento de equilíbrio ocorre quando o sistema for submetido a uma ação externa, conhecido como princípio de Le Chatelier. No caso do procedimento realizado anteriormente, em quais situações obteve-se deslocamento para direita e esquerda, e quais as condições promoveram esse deslocamento?
Tubo 2 – Deslocamento ocorre do reagente para o produto, devido inicialmente ocorrer o processo de aquecimento da solução, formando mais produto.
Tubo 3 – Deslocamento ocorre do produto para o reagente, gerando assim mais reagente.
Tubos 4 e 5 – Deslocamento ocorre para a esquerda (reagentes), devido a diminuição da temperatura, favorecendo o lado exotérmico da reação, diminuindo assim a concentração dos produtos, tornando assim a coloração da reação mais rosa.
Tubo 6 – Deslocamento ocorre para direita (produtos), devido o aumento da concentração dos produtos no aquecimento, é possível notar nesse processo que a coloração da reação fica azul. A utilização do KCL sólido faz com que aumente a concentração de íons de Cl-, aumentando a concentração de CoCl4-2.
Tubo 7 - Deslocamento ocorre para direita (produtos), devido o aumento da concentração dos produtos no aquecimento, é possível notar nesse processo que a coloração da reação fica azul.
Tubo 8 – Não existe deslocamento.
Tubo 9 e 10 - Deslocamento ocorre para a esquerda (reagentes), devido a diminuição da temperatura, favorecendo o lado exotérmico da reação, diminuindo assim a concentração dos produtos, tornando assim a coloração da reação mais rosa.
2. Como a variação da pressão promove o deslocamento de equilíbrio?
	Quando um sistema em equilíbrio sofre uma mudança na pressão, o equilíbrio do sistema se deslocará para compensar a mudança e estabelecer um novo equilíbrio. O sistema pode mudar de duas maneiras:
· Em direção aos reagentes (ou seja, a favor da reação inversa)
· Em direção aos produtos (ou seja, a favor da reação direta)
	Os efeitos das mudanças de pressão podem ser descritos da seguinte forma (isso se aplica apenas a reações envolvendo gases):
· Quando há um aumento na pressão, o equilíbrio se desloca para o lado da reação com menos mols de gás.
· Quando há uma diminuição na pressão, o equilíbrio se deslocará para o lado da reação com mais mols de gás.
3. É possível obter uma reação em constante equilíbrio, em quais condições pode-se determinar o equilíbrio da reação?
	Três tipos de tensões podem alterar a composição de um sistema em equilíbrio: adicionar ou remover reagentes ou produtos, alterar a pressão ou volume total e alterar a temperatura do sistema. 
7. CONCLUSÃO
	No experimento virtual foi possível observar processos de equilíbrio químico de acordo com o princípio de Le Chatelier, que indica que o equilíbrio químico desloca. Neste experimento, quando aquecemos a solução em banho-maria e a resfriamos em banho de gelo, pudemos ver como o equilíbrio químico mudava com a temperatura. O deslocamento do equilíbrio químico é exatamente o esperado: quando aumentamos a temperatura, ela se desloca para o lado endotérmico, consumindo o calor fornecido; quando abaixamos a temperatura, ela se desloca para o lado exotérmico, liberando o calor que possui.
	Desta forma, contatamos que o deslocamento do equilíbrio na alteração das concentrações de reagentes, conforma adicionávamos produto na solução base. O experimento nos proporcionou observar que, apesar de cada reagente reagir de umamaneira diferente do outro, o resultado final é o mesmo que consta no Princípio de Le Chatelier: O equilíbrio procura estabilizar-se, consumindo a substância que lhe foi fornecida, neste caso, os reagentes. Em todos os experimentos foi possível observar o equilíbrio se deslocando, devido a alteração de sua coloração que, conforme agíamos alterando alguns de seus estados iniciais, como mostramos ao longo deste relatório, a coloração tendia do rosa, ao azul.
8. REFERENCIAS BIBLIOSGRAFICAS