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Experimento: Efeito do Íon Comum no Equilíbrio Introdução O experimento proposto é uma demonstração prática do conceito de efeito do íon comum em um sistema químico. O efeito do íon comum descreve como a presença de um íon comum em uma solução pode deslocar o equilíbrio de uma reação iônica, reduzindo a solubilidade de um sal ou alterando a concentração dos íons na solução. Neste experimento, a interação entre soluções de ácido, base e bicarbonato de sódio permitirá observar como a presença de íons comuns afeta o equilíbrio químico. Objetivo O objetivo deste experimento é: 1. Preparar soluções e observar o efeito de íons comuns: o Preparar uma solução de acetato de sódio através da neutralização de ácido acético com hidróxido de sódio. o Investigar como a presença de bicarbonato de sódio, que compartilha íons comuns com a solução de acetato de sódio, afeta o equilíbrio da reação ácido-base. 2. Visualizar mudanças de pH e produção de gases: o Utilizar a fenolftaleína como indicador para observar mudanças no pH durante o experimento. o Demonstrar a produção de dióxido de carbono (CO₂) ao adicionar bicarbonato de sódio a soluções ácidas e baseadas em íons comuns. Materiais e Reagentes Necessários • Duas garrafas PET de 500 mL • Dois balões pequenos (preferencialmente de cores diferentes) • Copos de vidro ou béqueres de 250 mL • Proveta de 100 mL ou seringa descartável de 20 mL • Duas pipetas de Pasteur • Água • Duas colheres (uma de café e outra de sopa) • Vinagre • Bicarbonato de sódio • Hidróxido de sódio • Solução alcoólica de fenolftaleína (ou dissolver um comprimido de lacto-purga em álcool etílico) Procedimentos a) Preparo da Solução de Hidróxido de Sódio 1. Adicione 200 mL de água em um copo ou béquer. 2. Adicione uma colher de sopa de hidróxido de sódio à água. 3. Mexa bem até que o hidróxido de sódio esteja completamente dissolvido. Nota: O hidróxido de sódio é uma substância cáustica. Use luvas e óculos de proteção para evitar contato com a pele e os olhos. b) Preparo da Solução de Acetato de Sódio 1. Em uma das garrafas PET, adicione 40 mL de vinagre e 10 gotas de solução alcoólica de fenolftaleína. 2. Adicione a solução de hidróxido de sódio lentamente, com agitação, até que a solução se torne rosa. 3. Continue adicionando vinagre gota a gota até que a cor rosa desapareça, indicando que a neutralização foi alcançada. c) Mistura da Solução do Item b com o Bicarbonato de Sódio 1. Preparação da Primeira Solução: o Na proveta, coloque a solução de acetato de sódio preparada anteriormente. o Adicione 10 mL de vinagre à solução e complete o volume com água até a marca de 100 mL. o Despeje toda a mistura em uma das garrafas PET. Nota: Se não houver uma proveta, use uma seringa para medir o volume. 2. Preparação da Segunda Solução: o Na proveta vazia, coloque 10 mL de vinagre e complete com água até a marca de 100 mL. o Despeje essa mistura na outra garrafa PET. 3. Preparação e Montagem: o Adicione uma colher de bicarbonato de sódio (aproximadamente 3 gramas) em cada balão. Se possível, use uma balança para medir com precisão. o Conecte os balões nas garrafas PET, garantindo que o bicarbonato de sódio não entre em contato com o líquido ainda. 4. Reação: o Agite os balões para permitir que o bicarbonato de sódio entre em contato com o líquido nas garrafas simultaneamente. o Observe a reação, evidenciada pela formação de bolhas e o inflamento dos balões devido à produção de dióxido de carbono. Observações Durante o experimento, observe como o íon comum afeta o equilíbrio da solução de acetato de sódio. Note a intensidade da reação e o volume de gás produzido, comparando as duas garrafas e os diferentes balões. Explicação do Experimento 1. Preparação das Soluções: • Solução de Acetato de Sódio: o É preparada pela neutralização do ácido acético (vinagre) com a solução de hidróxido de sódio. O produto, acetato de sódio, se dissocia em íons acetato (CH₃COO⁻) e íons sódio (Na⁺) em solução. • Preparação das Misturas nas Garrafas PET: o Garrafa 1: Contém uma solução de acetato de sódio com vinagre diluído e água. o Garrafa 2: Contém vinagre diluído e água, sem acetato de sódio. 2. Reação com Bicarbonato de Sódio: • Reação Ácido-Base: o O bicarbonato de sódio (NaHCO₃) reage com o ácido acético (CH₃COOH) para produzir dióxido de carbono (CO₂), água (H₂O) e acetato de sódio (CH₃COONa): CH3COOH+NaHCO3→CH3COONa+H2O+CO2CH₃COOH + NaHCO₃ \rightarrow CH₃COONa + H₂O + CO₂CH3COOH+NaHCO3→CH3COONa+H2O+CO2 • Observações: o O CO₂ produzido se acumula no balão, causando seu inflamento. Razão para o Balão Encher Mais Rápido • Garrafas e Soluções: o Garrafa 1 (Com Acetato de Sódio): A presença de íons acetato (CH₃COO⁻) na solução pode afetar a taxa de reação entre o ácido acético e o bicarbonato de sódio. A solução de acetato de sódio já contém um íon comum (acetato), o que pode deslocar o equilíbrio da reação ácido-base, reduzindo a solubilidade do ácido acético e possivelmente tornando a reação mais lenta. o Garrafa 2 (Sem Acetato de Sódio): Esta solução contém apenas ácido acético diluído e água. Quando o bicarbonato de sódio é adicionado, a reação ácido- base ocorre sem interferência adicional de íons comuns. Por Que Um Balão Pode Encher Mais Rápido • Menos Interferência de Íon Comum: o Na Garrafa 2, que não contém acetato de sódio, não há íons comuns presentes para interferir na reação. O ácido acético está livre para reagir rapidamente com o bicarbonato de sódio, produzindo CO₂ de forma eficiente. Isso resulta em uma rápida produção de gás e, consequentemente, o balão se enche mais rapidamente. • Presença de Íon Comum: o Na Garrafa 1, a presença de íons acetato (CH₃COO⁻) pode diminuir a eficiência da reação com bicarbonato de sódio, devido ao efeito do íon comum. Isso reduz a quantidade de ácido acético disponível para reagir, resultando em uma produção mais lenta de CO₂ e fazendo com que o balão encha mais devagar. Portanto, o balão na Garrafa 2 (sem acetato de sódio) deve encher mais rápido, pois a reação ácido-base com bicarbonato de sódio ocorre de forma mais eficiente na ausência do íon comum.