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RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA EQUILÍBRIO QUÍMICO Guanambi – BA 04 de novembro de 2015 Curso: Tecnologia em Agroindústria Turma: 3º AT Disciplina: Química Analítica Docente: Lincon A. Vilas Boas Discentes: Vinícius de Castro Santos, Jucilane dos Santos Penera, Tânia M. de Souza Alves Título da prática: Equilíbrio Químico Data de realização: 04/11/2015 Guanambi – BA 04 de novembro de 2015 Sumário 1. Introdução...............................................................................................01 2. Objetivos.................................................................................................03 3. Material e Reagentes..............................................................................04 4. Procedimento Experimental....................................................................05 5. Resultado e Discurssão..........................................................................06 6. Conclusão...............................................................................................08 7. Referências Bibliográficas.......................................................................09 1. Introdução Uma reação química pode atingir um estado no qual os processos direto e inverso ocorrem à mesma velocidade e se mantém ao longo do tempo. Essa condição é chamada de equilíbrio químico e resulta da formação de uma mistura do equilíbrio dos reagentes e produtos da reação. Quando ocorre uma mudança na reação aumentando os reagentes eles iram se transformar em produtos, o equilíbrio se ajusta a reação inversa, aumentando para igualar ao sentido direto (VOGEL, A. I., 1991). Teoricamente, toda a reação química ocorre nos dois sentidos: de reagentes se transformando em produtos e de produtos se transformando de volta em reagentes. Contudo, em certas reações, como a de combustão, potencialmente 100% dos reagentes são convertidos em produtos, e não se observa o contrário ocorrer (ou pelo menos não em escala mensurável); tais reações são chamadas de irreversíveis (USBERCO J.; SALVADOR E.; 1998). Há também uma série de reações nas quais logo que certa quantidade de produto é formada, este torna a dar origem aos reagentes; essas reações possuem o nome de reversíveis. O conceito de equilíbrio químico praticamente restringe-se às reações reversíveis. Uma reação pode ser perturbada de três variações: temperatura, concentração de um dos reagentes ou produtos e volume. Se houver aumento da temperatura de um sistema, consequentemente irá ocorrer uma reação que contribuirá para que o sistema seja resfriado, ou ainda se houver aumento proposital de um dado reagente ou produto, o equilíbrio favorecerá a reação de consumo desta substância que está em excesso, até que seja retomado um novo equilíbrio (SARDELLA, A. & MATEUS, E. 1981). Um laboratório é um local de trabalho com potenciais riscos de acidente, dado que se manipulam substâncias com periculosidade considerável, que se indevidamente utilizadas, podem causar danos graves de grandes repercussões assim a preparação de qualquer experimento requer alguns cuidados. 01 Existem regras básicas, que se impõem em seus procedimentos, nomeadamente o uso de equipamentos de proteção individual. A bata branca de algodão é um instrumento obrigatório, dada à sua reduzida inflamabilidade. O uso de luvas e óculos também é fundamental, e se for um reagente tóxico fazer uso dos EPIS corresponde aos riscos possíveis (luvas, máscara) e se for o caso proceder em capela. Estar num laboratório sozinho não é aconselhado, pois em caso de acidente, ninguém poderá socorrer. É importante ressaltar que não é aconselhável o desenvolvimento de qualquer atividade laboratorial sem a utilização do jaleco, e nunca consumir água alimentos dentro do laboratório. 02 2. Objetivo O objetivo do experimento foi observar as reações reversíveis e sistemas em equilíbrio e os fatores que afetam o deslocamento do equilíbrio químico. 03 3. Material e Reagentes Material: Bastão de vidro Béquer Conta gotas Tubos de ensaio Pipeta Chapa aquecedora Balão de Erlenmeyer Reagentes: Solução de K2Cr2O7 0,1 mol/L Solução de K2CrO4 0,1 mol/L HCl NaOH Cu (SO4). H2O Fio de cobre Ácido Nítrico concentrado Gelo Água quente 04 4. Procedimento Experimental Antes de iniciar o procedimento, foi necessário tomar conhecimento dos perigos potenciais das substâncias utilizadas e dos cuidados que se deve ter durante a execução do experimento, como cuidados ao medir e manipular reagentes, de modo a reduzir a possibilidade de contaminações ou acidentes. Parte I Inicialmente foi adicionado num tubo de ensaio dois mL da solução de 0,1 mol/L de K2Cr2O7 e num segundo tubo de ensaio foi adicionado dois mL da solução de 0,1 mol/L de K2CrO4. Acrescentou-se no tubo contendo a solução de K2Cr2O7, com o auxílio de um conta-gotas, a solução de Hidróxido de Sódio (NaOH), observando a mudança de coloração. No tubo contendo K2CrO4, foi adicionado a solução de Ácido Clorídrico (HCl), até que ocorresse alguma mudança de coloração. Parte II Foi adicionada uma colher de Sulfato de Cobre pentaidratado [Cu (SO4). 5 H2O], num béquer. Esse mesmo béquer, foi alocado sobre uma placa aquecida (simulando-se um bico de Busen). Após as alterações no material o mesmo foi transferido para um tubo de ensaio, e acrescentado cerca de 2 mL de água destilada e observamos as alterações ocorridas. Parte III Esta parte do experimento foi realizada na capela, onde se adicionou uma pequena parte de fio de cobre em um balão de Erlenmeyer, e com a pipeta graduada foi adicionado cerca de 1,5 mL de Ácido Nítrico concentrado (HNO3), e fechado o balão de Erlenmeyer para que o gás formado não fosse expelido. Logo após o balão de Erlenmeyer foi submetido à agua gelada a 9oC e posteriormente em água quente a 550C, a partir do qual se observou algumas alterações na reação. 05 5. Resultado e Discursão Parte I Na parte I da aula prática, inicialmente foi utilizado as soluções de Dicromato e o Cromato de potássio, onde o K2Cr2O7 possui a coloração apresentada era alaranjada e, o K2CrO4 (s) apresentava a coloração característica amarelada. Eles apresentam essa coloração, pois o K2Cr2O7 e o K2CrO4 ao dissociarem produzem o íon Cr2O7 -2 e o íon CrO4 -2 que apresentam essas colorações distintas. As reações de dissolução estão representadas abaixo: K2Cr2O7 (s) ⇄ 2 K+(aq) + Cr2O7 -2 (aq) Laranja K2CrO4 (s) ⇄ 2 K+(aq) + CrO4 -2 (aq) Amarelo Quando se adiciona NaOH no tudo de ensaio que contem Cr2O7 -2 ,o meio torna- se básico, pela presença da hidroxila(OH-) , logo essa nova solução tende ao equilíbrio, e ocorre a mudança de coloração de laranja para amarelo. Segundo a reação: Cr2O7 -2 (aq)+ 2 OH- ⇄ 2 CrO4 -2 (aq) + H2O Essa mudança ocorre, pois o íon Cr2O7 -2, ao reagir com as duas moléculas de hidroxila (OH-), forma duas moléculas de CrO4 -2 que confere a solução a coloração amarela. O mesmo ocorre com a solução de CrO4 -2, onde se adiciona a solução de Ácido Clorídrico (HCl),onde acidifica a solução pela presença de H+, na solução. 2 CrO4 -2 (aq) + 2 H+ ⇄ Cr2O7 -2 (aq) + H2O O íon CrO4 -2 ao reagir com o H+ forma o Cr2O7 -2, logo ocorre a mudança de amarelo para laranja. Parte II O Sulfato de Cobre pentaidratado [Cu (SO4). 5 H2O], possuía a coloração azul turquesa, em forma de cristais. Ao ser colocado em contato com o calor, ele H2O H2O 06 libera vapor d’água e, muda a coloração para branco e, sua forma lembra cinzas. Segundo a reação: Cu (SO4). 5 H2O(s) ⇄ Cu (SO4). H2O(s) + 4 H2O(g) Ao adicionar água, ocorre a mudança de cor, de branco para azul. E essa reação libera calor, logo, o fundo do tubo de ensaio esquentou, demonstrando que essa reação é exotérmica. Cu (SO4). H2O(s) + 4 H2O(l) ⇄ Cu (SO4). 5 H2O(s) Parte III Ao adicionar-se ácido nítrico concentrado (HNO3) no recipiente que continha o fio de cobre, ocorre uma reação, onde o gás formado, o dióxido de nitrogênio (NO2), possui a coloração castanho avermelhada, e que acaba por sofrer mudanças quando submetido a diferentes temperaturas. A equação que representa a formação do NO2 é representada por: 4 HNO3(l) + Cu(s) ⇄ Cu+2(aq) + 2 NO2(g) + 2 H2O (l) Diante dos resultados obtidos, é possível caracterizar o equilíbrio químico como sendo uma reação reversível, ou seja acontece tanto diretamente quanto inversamente, assim, muito utilizado nos processos industriais para melhorar a obtenção de certas substâncias. A partir do momento em que o homem descobriu o equilíbrio químico e conseguiu entendê-lo, muitos fenômenos puderam ser explicados e, em alguns casos, até controlados para beneficiar a sociedade humana. Δ 07 6. Conclusão Ao se desenvolver a aula prática, a partir de várias etapas, pode-se colocar em prática os conceitos de equilíbrio químico e de reversibilidade de reações. Na etapa I, observa-se a reversibilidade da reação, adicionando duas substâncias diferentes quais fizeram com que a reação fosse realizada no sentido direto e no sentido inverso através da concentração modificada em cada adição. Ao adicionarmos o hidróxido de sódio, notamos a remoção dos íons H+ da solução de dicromato de potássio fazendo com que a reação deslocasse seu equilíbrio em direção dos produtos, no caso, em direção da formação do cromato de potássio, logo a mudança de cor foi de laranja para amarelo. Agora quando adicionamos o ácido clorídrico, ele adiciona na solução alguns íons H+ assim, revertendo à reação para o sentido de formar o dicromato de potássio novamente, tornando a coloração da solução de amarelo para laranja. Na etapa II, ocorreu a mudança de coloração pela perca da molécula de água do reagente. E quando acrescentou água no tubo de ensaio, a reação foi exotérmica. Na etapa III, nota-se a mudança de equilíbrio variando a temperatura do sistema. Com diminuição da temperatura a concentração do NO2 diminuiu logo se tendeu o deslocamento para a direta formando o N2O4 tornando a solução com a coloração mais clara, e ao aumentar a temperatura, a solução voltou a coloração do reagente. 08 7. Referências Bibliográficas SARDELLA, A. & MATEUS, E. Dicionário Escolar de Química, Ed. Ática, São Paulo, 1981 USBERCO J.; SALVADOR E. Química. Editora Saraiva, edição 5, volume único, São Paulo, 2002. P.397. VOGEL, A. I. Química Analítica Qualitativa. São Paulo: Editora Mestre Jou, 1991. ARAUJO, RODRIGO M. Equilíbrio Químico, Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA2kkAH/equilibrio>. Acesso em 06 de Novembro de 2015. FOGAÇA, JENNIFER, Equilíbrio Químico, Disponível em: <http://www.brasilescola.com/quimica/equilibrio-quimico-.htm>. Acesso em 06 de Novembro de 2015. 09
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