Reações Químicas (1)

Prévia do material em texto

Fundação Técnico Educacional Souza Marques
Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Souza Marques
Reações Químicas
Professor: José Rodrigues
Curso de Química
Turma: H331Q 
Componente: 
Yasser Faraj Miranda Delmas
Maio/2013
Sumário
I. Introdução.............................................................................................................1
1.1. Reações Químicas.....................................................................................1
1.2. Características..........................................................................................1
1.3. Causa das Reações Químicas..................................................................1
1.4. Termodinâmica........................................................................................2
1.5. Cinética.....................................................................................................2
1.6. Estequiometria.........................................................................................2
1.7. Tipos de Reações Químicas.....................................................................2
II. Objetivo................................................................................................................5
III. Materiais e Reagentes........................................................................................6
3.1. Materiais.............................................................................................................6
3.2. Reagentes............................................................................................................6
IV. Procedimentos.....................................................................................................8
4.1. Síntese ou Adição......................................................................................8
4.2. Deslocamento ou Simples troca...............................................................8
4.3. Dupla Troca..............................................................................................8
4.4. Endotérmica ou Exotérmica....................................................................8
4.5. Análise ou Decomposição.........................................................................9
4.6. Iônica..........................................................................................................9
4.7. Oxi-redução................................................................................................9
V. Resultados..............................................................................................................10
5.1. Síntese ou Adição.......................................................................................10 
5.2. Deslocamento ou Simples troca................................................................10
5.3. Dupla Troca................................................................................................11
5.4. Endotérmica ou Exotérmica.....................................................................11
5.5. Análise ou Decomposição..........................................................................12
5.6. Iônica...........................................................................................................12
5.7. Oxi-redução.................................................................................................12
VI. Conclusão...............................................................................................................13
I. Introdução
1.1. Reações Químicas
Uma reação química é uma transformação da matéria na qual ocorrem mudanças qualitativas na composição química de uma ou mais substâncias reagentes, resultando em um ou mais produtos. Envolve mudanças relacionadas à mudança nas conectividades entre os átomos ou íons, na geometria das moléculas, das espécies reagentes ou ainda na interconversão entre dois tipos de isômeros. Resumidamente, pode-se afirmar que uma reação química é uma transformação da matéria em que pelo menos uma ligação química é criada ou desfeita.
1.2. Características Gerais
Um aspecto importante sobre uma reação química é a conservação da massa e o número de espécies químicas microscópicas (átomos e íons) presentes antes e depois da ocorrência da reação. Essas leis de conservação se manifestam macroscopicamente sob a forma das leis de Lavoisier, de Proust e de Dalton. De fato, essas leis, no modelo atômico de Dalton, se justificaram pelas leis de conservação acima explicitas e pelo fato de os átomos apresentarem valências bem definidas. Ao conjunto das características e relações quantitativas dos números de espécies químicas presentes numa reação dá-se o nome de estequiometria.
Deve-se salientar que uma ligação ocorre devido a interações entre as nuvens eletrônicas dos átomos, e que então reação química apenas envolve mudanças nas eletrosferas. No caso de ocorrer mudanças nos núcleos atômicos teremos uma reação nuclear. Ao passo que nas reações químicas a quantidade e os tipos de átomos sejam os mesmo nos reagentes e produtos, na reação nuclear, as partículas subatômicas são liberadas, o que causa redução de sua massa, sendo este um fato relacionado à existência de elementos isóbaros, isótonos e isótopos entre si. 
Um exemplo de uma reação química é (ambos os reagentes em solução aquosa):
NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl
Nesta reação química, ao passo que o NaNO3 permanece em solução, formou-se uma ligação entre a prata (Ag) e o cloro (Cl) o que resultou em um produto sólido de cloreto de prata (AgCl), pode-se então dizer que houve uma reação química.
1.3. Causas das reações químicas
O acontecimento de reações deve-se a fatores termodinâmicos e cinéticos.
 
1
1.4. Termodinâmica
Quanto à termodinâmica, o acontecimento de uma reação é favorecido com o aumento da entropia e a diminuição da energia. 
1.5. Cinética
Nesse ponto, entram os fatores cinéticos. Para que uma reação ocorra é necessário que antes, os reagentes superem certa barreira de energia, e quanto maior for essa barreira mais difícil será a reação ocorrer e mais lenta ela será. Dessa forma, uma reação termodinamicamente favorável pode ocorrer de forma extremamente lenta ou acabar nem sendo observada em um intervalo de tempo consideravelmente grande: então se diz que a reação é cineticamente desfavorável. Um bom exemplo disso é o carvão e o diamante, que são duas formas diferentes de carbono (alótropos); em condições normais a transformação de diamante a carvão é termodinamicamente favorável, porém cineticamente desfavorável o que faz com que fossem necessários centenas ou milhares de anos para se observar alguma mudança em um diamante. É preciso entender que uma reação para ser cineticamente viável, necessita primeiramente ser termodinamicamente possível.
1.6. Estequiometria
O termo estequiometria refere-se às relações quantitativas entre os elementos constitutivos das substâncias envolvidas em uma reação química. Essas relações quantitativas entre elementos obedecem às grandezas seguintes.
No primeiro aspecto, está subentendida a conservação da massa. Como o número de espécies se conserva, e a massa de cada espécie se conserva, então a massa total também se conserva.
O segundo aspecto tem a ver com o estado em que se encontra a espécie (átomo ou íon). Este estado reflete os aspectos microfísicos que só são devidamente explicados pela mecânica quântica, no capítulo da química quântica.
1.7. Tipos de reações químicas
	Reações de síntese ou Adição
Estas reações são conhecidas como reação de composição. Neste tipo de reação um único composto é obtido a partir de dois compostos.
Exemplo:
Fe + S → FeS
H2+ Cl2 → 2HCl 2
	Reações de Simples Troca ou deslocamento
Estas reações ocorrem quanto uma substância simples reage com uma substância composta para formar uma substância simples e outra composta. Estas reações também são conhecidas como reaçõesde substituição.
Exemplo:
Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
	Reações de Dupla Troca
Estas reações ocorrem quando duas substâncias compostas resolvem fazer uma reação de troca e formam-se duas novas substâncias compostas.
Exemplo:
NaOH + HCl → NaCl + H2O
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl
BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2NaCl
	Reações Endotérmicas e Exotérmicas
Quando há liberação de calor ou energia, o processo é chamado de exotérmico e quando há absorção de calor ou energia dizemos que o processo é endotérmico.
Exemplos:
Reação exotérmica
C(grafita) + O2(g) → CO2(g) + 94,1 kcal
Na reação acima, 1 mol de CO2(g) é formado a partir de grafita e oxigênio, ocorrendo a liberação de calor de 94,1 kcal.
Reação endotérmica
H2(g) + I2(s) + 12,4 kcal → 2HI(g)
Na reação acima, 2 mols de HI(g) é formado a partir de hidrogênio e íodo cristalino, ocorrendo a absorção de calor de 12,4 kcal.
3
	Reações de Decomposição ou Análise
Como o próprio nome diz, este tipo de reação é o inverso da anterior (composição), ou seja, ocorrem quando a partir de um único composto são obtidos outros compostos.
Exemplos:
2HgO → 2Hg + O2
CaCO3 → CaCO + CO2
2H2O2 → 2H2O + O2
	Reações de Oxi-redução
Sabe-se que a oxidação e redução ocorrem juntas na mesma reação química. Esse fenômeno recebe o nome de Reação redox ou Oxidoredução. Oxidoredução são reações que transferem elétrons entre substâncias fazendo com que o número de oxidação (nox) de uma substância aumente enquanto o nox de outra substância diminui. Esse processo não deve ser confundido com a as ligações iônicas (em que há transferência de elétrons de uma substância a outra) e sim como um processo de oxidação de uma substância e a redução de outra. Podemos dizer então que em uma reação a substância que perde elétrons e sofre oxidação é designado agente redutor enquanto a substância que ganha elétrons e sofre redução é designado agente oxidante.
Exemplo:
A reação da prata em contato com ar. Os objetos de prata tendem a perder seu aspecto brilhante com o passar do tempo, se tornando embaçados e com coloração escura. Esse fato ocorre porque os átomos de prata da superfície do objeto reagem com outras substâncias, como o oxigênio. Dizemos então que a prata se oxidou, ou seja, passou por uma reação de oxiredução.
4
II. Objetivo
Esta aula prática teve como objetivo analisar os diferentes tipos de reações químicas, observando e anotando-se cada tipo de variação decorrente nas reações propostas.
5
III. Materias e Reagentes
3.1. Materias:
- Tubo de ensaio;
- Pipeta graduada;
- Pera;
- Becher;
- Bico de Bunsen;
- Suporte de tubo de ensaio;
- Balança;
- Pinça de madeira;
- Espátula;
- Pissete.
3.2. Reagentes:
- Óxido de cálcio (CaO);
- Água destilada (H2O);
- Solução de sulfato de cobre (CuSO4(aq) );
- Solução de iodeto de potássio (KI(aq) );
- Água de cloro (Cl2(aq));
- Ácido Clorídrico (HCl);
- Solução de sulfato de sódio (NaSO4(aq));
- Solução de cloreto de bário (BaCl2(aq) );
- Solução de nitrato de chumbo (Pb(NO3)2(aq) );
- Solução de Hidróxido de sódio (NaOH(aq));
- Sulfato de alumínio (Al2(SO4)3);
- Solução de nitrato de prata (AgNO3(aq));
- Bicarbonato de sódio (NaHCO3);
- Hidróxido de amônio (NH4OH);
6
- Dicromato de amônio ((NH4)2Cr2O7);
- Cromato de pot疽sio (K2CrO4);
- Gr縊s de Cobre (Cu0);
- ﾁcido n咜rico dilu冝o (HNO3(aq));
- Fenolftale匤a (C20H14O4);
- L穃ina de ferro (Fe0);
7
IV. Procedimentos
4.1. S匤tese ou Adi鈬o 
Colocamos uma pequena quantidade de ido de c疝cio em uma tudo de ensaio, na sequ麩cia, adicionamos 疊ua e agitamos vigorosamente at�dissolver. Ap a dilui鈬o total do ido de c疝cio, acrescentamos gotas de fenolftale匤a.
	Deslocamento ou Simples Troca
1ｪ Rea鈬o:
Em um b馗her, colocamos certa quantidade de sulfato de cobre em seguida uma l穃ina de ferro, anteriormente limpa com uma palha de a輟.
2ｪ Rea鈬o:
No tudo de ensaio, j�separado contendo solu鈬o de iodeto de pot疽sio, foi adicionado em pequeno volume de 疊ua de cloro e agitada.
3ｪ Rea鈬o: 
Em um segundo tubo de ensaio, colocamos 20 mL de 當ido clor冝rico e mergulhamos um prego, levando o tubo de ensaio ao fogo, para aquecer.
	Dupla Troca
1ｪ Rea鈬o:
Colocamos uma pequena quantidade de solu鈬o de sulfato de sio em um tubo de ensaio e em seguida acrescentamos gotas de solu鈬o de cloreto de b疵io.
2ｪ Rea鈬o: 
Em um tubo de ensaio, colocamos um pequeno volume de solu鈬o de nitrato de chumbo e juntamos a uma solu鈬o de iodeto de pot疽sio.
3ｪ Rea鈬o: 
Pesamos 1g de sulfato de alum匤io e dissolvemos em 20 mL de 疊ua destilada. Transferindo 15 mL da solu鈬o preparada para um b馗her e adicionamos 15 mL de solu鈬o de hidrido de sio.
	Endot駻mica ou Exot駻mica
1ｪ Rea鈬o:
Colocamos em um tubo de ensaio uma pequena quantidade de bicarbonato de sio. Acrescentamos tamb駑 uma pequena quantidade da solu鈬o de 當ido clor冝rico dilu冝o.
8
2ｪ Rea鈬o:
Colocamos em um tubo de ensaio uma pequena quantidade de 當ido clor冝rico dilu冝o. Adicionamos tr黌 lentinhas de hidrido de sio. Foi agitado at�a sua dissolu鈬o total.
	An疝ise ou Decomposi鈬o
Colocamos 3g de dicromato de amio em um tubo de ensaio e com aux匀io de uma pin軋 de madeira aproximamos do bico de bunsen, aquecendo-o cuidadosamente at�o sal inflamar.
	Iica
Em um tubo de ensaio colocamos solu鈬o de nitrato de prata. Foi adicionado cromato de pot疽sio.
	Oxi-redu鈬o
Colocamos gr縊 de cobre em um tubo de ensaio e adicionamos 當ido n咜rico dilu冝o, em seguida aquecemos o tubo de ensaio por 5 minutos em banho maria. Aguardamos seu resfriamento e acrescentamos o mesmo volume de 疊ua destilada.
9
V. Resultados
	S匤tese ou Adi鈬o
CaO + H2O → Ca(OH)2
Ao pingar fenolftale匤a na solu鈬o podemos observar que ela ficou rosa. Isso ocorreu porque em presen軋 de 疊ua, os idos b疽icos tendem, a virar base, e ao pingar a fenolftale匤a o car疸er b疽ico pode ser comprovado, atrav駸 da colora鈬o rosa adquirida pela solu鈬o.
O ido de c疝cio formado, ao ser colocado em 疊ua, produziu hidrido de c疝cio. O c疝cio �um metal da fam匀ia 2A, que quando em forma de ido, se apresentam como ido fraco.
	Deslocamento ou Simples Troca
1ｪ Rea鈬o: CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
Nesta rea鈬o pudemos notar que ferro ficou alaranjado indicando o deposito de cobre. Este fato ocorre devido o ferro ser mais reativo que o cobre, ou seja, tem tend麩cia a se oxidar que consequentemente reduzir�o cobre passando do 卲n cobre++ para cobre sido. A solu鈬o de sulfato de cobre II tem uma cor azul devido �presen軋 do 卲n cobre++ nessa rea鈬o, o 卲n cobre deixa de existir e forma cobre met疝ico na superf兤ie do ferro ( verifica a forma鈬o de uma subst穗cia met疝ica alaranjada sobre o ferro), fazendo com que a solu鈬o perca a cor azulada. Em contrapartida, o ferro vai diminuir de tamanho devido a transforma鈬o de ferro sido para 卲ns Ferro++.
2ｪ Rea鈬o: 2KI + Cl2(aq) → 2KCl + I2
N縊 foi observado nenhum feneno nesta rea鈬o. Esta rea鈬o deveria modificar sua colora鈬o e liberar g疽 j�que ao adicionar 疊ua de cloro ao iodeto de pot疽sio ocorre uma rea鈬o formando cloreto de pot疽sio e iodo (a 疊ua de cloro �incolor e o iodeto de pot疽sio possui colora鈬o amarela), mais ap a rea鈬o, o conte棈o apresentou colora鈬o tamb駑 amarela e n縊 foi observada a libera鈬o de g疽. A rea鈬o n縊 apresentou todos os produtos esperados provavelmente, pois a quantidade de reagentes utilizados n縊 foi suficiente para que ocorresse a rea鈬o.
3ｪ Rea鈬o: 2HCl + Fe → FeCl2 + H2
Pudemos observar a libera鈬o de g疽 (H2 – g疽 hidrog麩io) tendo �colora鈬o do conte棈o no interiro do tubo permanecido a mesma, amarelo-esverdeado. Observou-se o deslocamento proporcionado pelo ferro que �bastante reativo �medida que ele possui tend麩cia a transferir el騁rons, que foram recebidos pelo hidrog麩io. O hidrog麩io foi liberado em forma de g疽 e o ferro em condi鈬o de 卲n ligou-se ao 卲n cloreto.
 10
	Dupla Troca 
1ｪ Rea鈬o: Na2SO4 + BaCl2 → NaCl + BaSO4
O sulfato de sio ao reagir com o cloreto de b疵io forma um precipitadobranco de sulfato de b疵io, que �um composto muito insol俿el em 疊ua.
Os reagentes serem inicialmente incolores e ap o in兤io da rea鈬o o conte棈o ficou branco e formou-se uma pequena quantidade de precipitado branco. Observou-se a ocorr麩cia de uma rea鈬o de dupla troca, visto que houve a permuta鈬o de um c疸ion e um 穗ion. Como produtos foram obtidos sais menos sol俿eis do que havia nos reagentes, ou seja, uma vez que s縊 formados, �mais dif兤il que se solubilizem novamente e voltem a formar as subst穗cias iniciais.
2ｪ Rea鈬o: Pb(NO3)2 + 2KI → PbI2 + 2KNO3
Rea鈬o ficou com uma colora鈬o amarelo intenso.
A solu鈬o de nitrato de chumbo �incolor e a solu鈬o de iodeto de pot疽sio possui uma colora鈬o amarela clara ap a rea鈬o o conte棈o presente no tubo ficou amarelo intenso e observou-se tamb駑 a forma鈬o de precipitado amarelo no tubo.
3ｪ Rea鈬o: Al2SO4(aq) + NaOH → Na2SO4 + AlOH
Formaram-se superf兤ies espessas e esbranqui軋das, insol俿eis.
O hidrido de alum匤io n縊 �sol俿el em 疊ua, por este fato, ele forma um precipitado gelatinoso que forma flocos no qual est縊 presas as part兤ulas sidas em suspens縊.
	Endot駻mica ou Exot駻mica
1ｪ Rea鈬o: Endot駻mica
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2CO3
NaCl + H2CO3 → NaCl + H2O + CO2
O aspecto do conte棈o pouco se modificou durante a rea鈬o, tendo sido observado o l厲uido incolor e uma pequena quantidade de precipitado branco. O tubo de ensaio ficou frio, o que indica uma rea鈬o endot駻mica, ou seja, para que a rea鈬o ocorre-se foi necess疵io absor鈬o de calor do ambiente externo e por consequ麩cia a energia dos produtos �maior do que a energia dos reagentes.
2ｪ Rea鈬o: Exot駻mica HCl + NaOH → NaCl + H2O
Observou-se libera鈬o de vapor e o tubo ficou quente, indicando uma rea鈬o exot駻mica devido �dissipa鈬o de calor, ou seja, a quantidade inicial de energia nos reagentes era grande e foi necess疵io que esta energia fosse liberada para que os produtos fossem formados.
11
	An疝ise ou Decomposi鈬o
(NH4)Cr2O7 → Cr2O3 + N2 + H2O
Formaram-se flocos de subst穗cia, com uma colora鈬o verde.
Observou-se logo ap aproximarmos o tubo de ensaio, contendo a nossa subst穗cia sida de Dicromato de Amio, do bico de bunsen, imediatamente a rea鈬o de decomposi鈬o ocorreu. Sendo que a massa ficou inalterada, mas o seu volume aumentou devido �expans縊 causada atrav駸 do g疽 nitrog麩io (N2), ocorrendo tamb駑 uma vaporiza鈬o. A subst穗cia decomposta �o ﾓxido de Cromo III (que �muito utilizado em ind俍trias de tinta para pigmenta鈬o).
	Iica
2AgNO3 + K2CrO4 → Ag2CrO4 + 2KNO3
A rea鈬o ficou castanha e houve a forma鈬o de precipitado marrom.
Nitrato de prata reage com cromato de pot疽sio, em meio aquoso, dando origem, a cromato de prata sido. A solu鈬o de nitrato de prata �incolor e a solu鈬o de cromato de pot疽sio possui colora鈬o amarelo intenso ap a rea鈬o observou-se que o conte棈o adquiriu colora鈬o castanha e houve a forma鈬o de precipitado marrom. A parte l厲uida continha sido tamb駑 castanho em suspens縊.
	Oxi-redu鈬o
2HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + H2
A rea鈬o inicialmente incolor, depois verde e por fim azulada.
Observou-se que o 當ido n咜rico em contato com o 卲n cobre inicialmente apresenta um colora鈬o incolor, quando aproximamos o tubo de ensaio a chama percebemos que a colora鈬o mudou para esverdeada, isso ocorre devido ao numero de oxida鈬o do cobre inicialmente era cobre0 com o inicio da rea鈬o ele torna-se cobre+, por isso uma colora鈬o esverdeada. Por fim no processo da rea鈬o verificamos que a solu鈬o ganha uma colora鈬o azulada, ou seja, aquele 卲n de cobre+ acabar�se tornando cobre++ e ganhando uma colora鈬o azulada, nossa solu鈬o. Ocorre tamb駑 um desprendimento de g疽 hidrog麩io e a forma鈬o da subst穗cia de Nitrato de Cobre II.
12
VI. Conclus縊
A mat駻ia encontra-se em transforma鈬o na Natureza. Sob a a鈬o de agentes, a mat駻ia pode sofrer altera鋏es em seu estado f﨎ico ou qu匇ico. Atrav駸 dos experimentos realizados, v疵ios itens foram observados, como a forma鈬o de precipitados, a libera鈬o ou absor鈬o de calor, mudan軋s na colora鈬o, forma鈬o de novos compostos. Um aspecto importante sobre uma rea鈬o qu匇ica �a conserva鈬o da massa. 
13
Refer麩cias
[1] – SHRIVER, D.F ; ATKINS, P.W. Qu匇ica Inorg穗ica. Porto Alegre, 3ｪ ed. BOOKMAN, 2003.
[2] – RUSSEL, John B. Qu匇ica Geral. S縊 Paulo, Makron Books, 1994.
[3] – BRADY, James. Qu匇ica Geral. 2A ed., vol.1. LTC Editora, 1986.