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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ IFCE CAMPUS MARACANAÚ LICENCIATURA EM QUÍMICA ARIANA ESTEVES BRITO EXPERIMENTO N° 05: EQUILÍBRIO QUÍMICO MARACANAÚ 2022 2 RELATÓRIO N° 05 1 INTRODUÇÃO Equilíbrio químico é um fenômeno que ocorre em reações químicas reversíveis. Uma reação é dita reversível quando o sentido reacional acontece em ambos os lados da reação. Diz-se que uma reação é direta quando o deslocamento da reação favorece a formação de produtos e, inversa quando a reação desloca-se no sentido dos reagentes. O equilíbrio químico pode ser alcançando quando as concentrações dos reagentes e produtos tendem a permanecer constantes e a velocidade das reações direta e inversa se igualam. Dada uma reação em equilíbrio: aA + bB ⇌ cC + dD, a determinação da constante de equilíbrio, que é um valor que correlaciona as concentrações dos produtos e reagentes no momento do equilíbrio, é dada por: Keq = [A]a.[B]b [C]c.[D]d O deslocamento em equilíbrios dinâmicos baseia-se no princípio de Le Chatelier, que diz que, o sistema sempre tende a minimizar uma perturbação sofrida para manter o equilíbrio. Esta perturbação pode ser proveniente de fatores tais como: variação do pH, das concentrações dos reagentes e/ou produtos bem como a variação da temperatura. 2 OBJETIVO Realizar experimentos simples que envolvem reações química de um sistema em equilíbrio e identificar as condições que podem afetar o equilíbrio químico. 3 MATERIAIS E REAGENTES Vidrarias: tubos de ensaio, estante, pisseta. Reagentes: K2CrO4, K2Cr2O7, NaOH 0,1 M, HCl 0,1M 4 METODOLOGIA Para a realização deste experimento, inicialmente marcou-se quatro (4) tubos de ensaio com letras de A à D. No tubo de ensaio A colocou-se 10 gotas de [K2CrO4] 3 e 10 gotas de [K2Cr2O7], que inicialmente apresentavam, respectivamente, cor amarela e laranja. Em seguida, acrescentou-se alternadamente, 6 gotas de solução de NaOH 1,0mol/L em cada um dos tubos. Agitou-se bem as soluções e, pode ser observado que o tubo A não alterou a sua coloração, porém o tubo B mudou a cor de laranja para amarelo. Logo após, adicionou-se alternadamente, 10 gotas de solução de HCl 1,0mol/L em cada um dos tubos, e após agitação observou-se que ambos os tubos que apresentavam cor amarela, tornaram-se laranja. Utilizando-se dois (2) novos tubos de ensaio C e D colocou-se 10 gotas de [K2CrO4] e 10 gotas de [K2Cr2O7], que inicialmente apresentavam, respectivamente, cor amarela e laranja. Em seguida, acrescentou-se alternadamente, 7 gotas de solução de HCl 1,0mol/L em cada um dos tubos. Agitou-se bem as soluções e, observou-se que o tubo C alterou a sua coloração de amarela para laranja, porém no tubo D não ocorreu mudança de cor. Logo após, adicionou-se alternadamente, 10 gotas de solução de NaOH 1,0mol/L em cada um dos tubos, e após agitação observou-se que ambos os tubos que apresentavam cor laranja, após adição de hidróxido de sódio apresentaram coloração amarela. 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO Neste experimento foi observado que quando é adicionado NaOH à solução, há o predomínio da cor amarela, caracterizando desta forma a prevalência do íon cromato. Isto ocorre porque por ser uma base forte, o hidróxido de sódio, em solução, sofre dissociação e libera muitos íons hidróxidos (OH-) ao meio. Estes íons interagem com os íons H+ formando moléculas de água. Como o sistema é regido pelo princípio de Le Chatelier, para minimizar a perturbação sofrida, o meio desloca-se no sentido equilibrar novamente o sistema, deslocando-se no sentido inverso (para a esquerda) da reação, ou seja, para a prevalência da formação do íon cromato (CrO4-2), como mostra a reação (I). Reação (I): 2CrO42−(aq) + 2H+ ⇌ Cr2O72−(aq) + H2O Com a adição de HCl, a solução tornou-se laranja. Isto ocorreu porque ao promover uma perturbação ao sistema com a variação da concentração de H+, o OH-1 https://www.google.com/url?q=https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/dissociacao-ionizacao.htm&sa=U&ved=0ahUKEwjinaLfhfvMAhUDMyYKHb6pBfAQFggKMAM&client=internal-uds-cse&usg=AFQjCNFuWITrT9WIaVbp1ETU01CCXlY4Qg 4 meio desloucou-se no sentido de equilibrar essa adição, deslocando-se desta forma para a direita, ou seja, adição íons H+ à solução favorece a formação do íon dicromato (Cr2O72−). A prevalência deste íon é caracterizada pela cor laranja. Reação II: 2CrO42−(aq) + 2H+ ⇌ Cr2O72−(aq) + H2O TUBO COR INICIAL APÓS ADIÇÃO DE NAOH APÓS ADIÇÃO DE HCI A Amarela Amarela Laranja B Laranja Amarela Laranja C Amarela Amarela Laranja D Laranja Amarela Laranja H+ Tabela 1: Esquematização das cores obtidas. 5 CONCLUSÃO A partir deste experimento, constatou-se que quando ocorre a variação das concentrações das espécies químicas no meio (seja produto ou reagente), o sistema em equilíbrio é perturbado e, desta forma promove o deslocamento da reação no sentido de diminuir os efeitos promovidos por esse incremento. REFERÊNCIAS PEDROLO, C.R. EQUILÍBRIO QUÍMICO. Info Escola, 2014. Disponível em: https://www.infoescola.com/quimica/equilibrio-quimico/. Acesso em: 06 julho 2022. DIAS, D.L. Deslocamento em equilíbrios iônicos. Mundo Educação, 2015. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/deslocamento- equilibrios-ionicos.htm. Acesso em: 06 julho 2022. 6 QUESTIONÁRIO 1) Represente as expressões da constante de equilíbrio em cada equação química nos tubos de ensaio. R: Tubo A: K2CrO4 + 2NaOH ⇌ Na2CrO4 + 2KOH Keq: [Na2CrO4] x [KOH]2 / [NaOH]2 x [K2CrO4] 2Na2CrO4 + 4HCl + 2KOH ⇌ Na2Cr2O7 + 4NaCl + 3H2O Keq = [Na2Cr2O7] x [NaCl]4 / [Na2CrO4 ]2 x [HCl]2 Tubo B: 4NaOH + K2Cr2O7 ⇌ 2KOH + 2Na2CrO4 + H2O Keq= [Na2CrO4]2 x [KOH]2 / [NaOH]4 x [K2Cr2O7] 2Na2CrO4 + 2HCl ⇌ Na2Cr2O7 + 2NaCl+ H2O Keq = [Na2Cr2O7] / [Na2CrO4 ]2 x [HCl]2 Tubo C 2K2CrO4 + 2HCl ⇌ K2Cr2O7 + 2KCl + H2O Keq= [K2Cr2O7] / [K2CrO4 ]2 x [HCl]2 K2Cr2O7 + 2KCl + NaOH ⇌ 2K2CrO4 + HCl + NaCl Keq= [K2CrO4 ]2 x [HCl]2 / [K2Cr2O7] x [NaOH] 2) Qual o efeito da concentração do H+ sobre o equilíbrio químico 2[CrO4 ]2− (aq) ⇌ [Cr2O7 ]2− (aq) ? 7 R: Segundo o princípio de Le Chatelier, quando há o aumento da concentração (quantidade) de um componente do equilíbrio, imediatamente o equilíbrio desloca- se no sentido de consumi-lo. A concentração de H+ sobre o equilíbrio promove a formação do [ Cr2O7 ]2− . 3) Qual o efeito da concentração do [OH]1- no equilíbrio químico 2[CrO4 ]2− (aq) ⇌ [Cr2O7 ]2− (aq) ? R: Com a adição do íon OH- ao meio, o deslocamento do equilíbrio iônico será para a esquerda, já que os íons H+ são consumidos pelos ânions OH-, ocorrendo a prevalência da coloração amarela. Isso ocorre porque, segundo o princípio de Le Chatelier, quando um componente do equilíbrio tem a sua concentração diminuída, imediatamente o equilíbrio desloca-se no sentido de formar a substância ou íon consumido. 4) Qual dos reagentes K2CrO4 e o K2Cr2O7 é o melhor agente oxidante em meio ácido? R: Em meio ácido o dicromato de potássio (K2Cr2O7) é o melhor agente oxidante. 5) Mostre todas as reações iônicas devidamente balanceadas realizadas no experimento. R: 2CrO42− + 2H+ ⇌ Cr2O72− + H2O Cr2O72− + 2OH- ⇌ 2CrO42− + H2O
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