2º aula Resolução de Problemas de Equilibrio de Sistemas Complexos

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Resolução de Problemas de Equilíbrio de Sistemas Complexos 
Prof. Herbert Barbosa 
Química Geral II 
2015.2 
• Tratamento sistemático é a forma de lidar com equilíbrios químicos, 
não importando o grau de complexidade; 
• Existem várias etapas no processo: 
 Escrever as equações que representam todas as espécies 
químicas: 
 Condições de equilíbrio; 
 Balanços de massa e carga no equilíbrio; 
 Adicione aproximações e condições que facilitam os cálculos. 
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• Balanço de carga: afirmação algébrica da eletroneutralidade; 
 A soma das cargas positivas = soma das cargas negativas 
 Em uma solução de KH2PO4 e KOH, teriamos: 
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• Formula geral para o balanço de carga: 
 [C] representa a concentração do cátion com carga n; 
 [A] é a concentração de um ânion com carga m; 
• Escrever o balanço de carga para uma solução com: 
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• Balanço de massa: afirmação da conservação das massas no 
equilíbrio; 
• O preparo de uma solução de ácido acético 0,050 mol L-1 em água 
mostra que: 
• O balanço de massa incluem todos os produtos gerados no 
equilíbrio. O preparo de uma solução de ácido fosfórico 0,025 mol 
L-1 em água mostra que : 
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• Balanço de massa: 
 Escrever o balanço de massa para K+ e fosfato em uma solução 
preparada através da mistura de 0,0250 mol de KH2PO4 mais 
0,030 mol KOH diluído para 1 L. 
• Balanço de massa para o potássio: 
• Balanço de massa para as espécies de fosfato: 
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• Balanço de massa: 
 Escrever o balanço de massa para uma solução saturada de 
Ag3PO4 , um sal pouco solúvel, que produz Ag
+ e fosfato em 
solução. 
• Se o fosfato permanecesse como fosfato, teríamos: 
• Entretanto como o fosfato reage com a água, tem-se: 
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Procedimentos adotados para o tratamento sistemático de equilíbrios 
químicos: 
1. Escreva um conjunto de equações químicas balanceadas para todos os 
equilíbrios pertinentes; 
2. Se possível, escreva a expressão do balanço de carga para o sistema; 
3. Escrever a equação referente ao balanço de massa; 
4. Escreva as expressões das constantes de equilíbrio para todos os 
equilíbrios descritos na Etapa 1 e encontre os valores numéricos para as 
constantes nas tabelas de constantes de equilíbrio; 
5. Conte o número de concentrações desconhecidas (incógnitas) nas 
equações desenvolvidas nas etapas 2, 3, e 4 e compare esse número com 
o de equações independentes; 
6. Resolver as equações. Se possível, faça aproximações adequadas para 
reduzir o número de concentrações de equilíbrio desconhecidas e, assim, 
o número de equações necessárias para fornecer a solução. 
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Aplique o tratamento sistemático para encontrar Hg2
2+ numa solução 
saturada de Hg2Cl2 
Etapa 1: escrever as reações químicas envolvidas: 
Etapa 2: balanço de carga: 
Etapa 3: balanço de massa 
Etapa 4: constantes de equilíbrio 
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Aplique o tratamento sistemático para encontrar Hg2
2+ numa solução 
saturada de Hg2Cl2 
Etapa 5: contar as equações (5) e incógnitas (4); 
 Equações: balanço de carga, balanço de massa e duas constantes; 
 Incógnitas: [H+], [Hg2
2+], [Cl-], [OH-] 
Etapa 6: Resolver. 
Como a água não está interagindo com Hg2Cl2 neste sistema, você pode 
essencialmente resolver para H+ e OH- usando a ionização da água: 
Usando a constante de solubilidade envolvendo o Hg2Cl2 : 
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Aplicar o tratamento sistemático para encontrar a concentração de [NH3], [NH4
+], 
[H+] e [OH-] em uma solução 0,010 mol/L de NH3 em 1,00 L de solução. 
Etapa 1: escrever as reações químicas envolvidas: 
Etapa 3: balanço de massa 
Etapa 4: constantes de equilíbrio 
Etapa 2: balanço de carga: 
[NH4
+] + [H+] = [OH-] 
[NH3] + [NH4
+] = 0,010 = CF 
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Aplicar o tratamento sistemático para encontrar a concentração de [NH3], [NH4
+], 
[H+] e [OH-] em uma solução 0,010 mol/L de NH3 em 1,00 L de solução. 
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Solubilidade do HgS 
 Equilíbrios: 
 Balanço de carga: 
 Balanço de massa: 
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Solubilidade do HgS 
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Solubilidade do HgS 
4) Hg2+ 
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Solubilidade do HgS 
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O efeito do pH na solubilidade 
 Fluoreto de cálcio, CaF2, é um cristal 
cúbico, que pode mudar de cor 
dependendo da presença de 
impurezas; 
 
 Vamos agora considerar a 
solubilidade de fluoreto de cálcio na 
água. 
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O efeito do pH na solubilidade 
Aplicar o tratamento sistemático para encontrar a concentração de Ca2+ numa 
solução de CaF2. Considerar que F
- ,em solução, é uma base fraca. 
Etapa 5: contar as equações (5) e incógnitas (5); 
 Equações: balanço de carga, balanço de massa e três constantes; 
 Incógnitas: [Ca2+](x), [HF](a), [F-](b), [H+](c), [OH-](d) 
Etapa 6: Resolver. 
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O efeito do pH na solubilidade 
Aplicar o tratamento sistemático para encontrar a concentração de Ca2+ numa 
solução de CaF2. Considerar que F
- ,em solução, é uma base fraca. 
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O efeito do pH na solubilidade: chuva ácida 
 Sais de íons básicos (F-, OH-, S2-, CO3 
2 -, C2O4
2-, PO4
3-) têm maior 
solubilidade em pH mais baixo, devido as reações destes com água; 
 
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O efeito do pH na solubilidade 
[Al] › 130 mg L-1 é 
prejudicial aos peixes. 
 pH também pode ter um 
efeito sobre a solubilidade 
de minerais; 
 
 Metais, como o alumínio ou 
chumbo, podem ser 
liberados a partir de formas 
insolúveis, com um valor 
suficientemente baixo de 
pH. 
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O efeito do pH na solubilidade: oxalato de bário 
Etapa 1: escrever as reações químicas envolvidas: 
Etapa 2: balanço de carga: 
Etapa 3: balanço de massa: 
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O efeito do pH na solubilidade: oxalato de bário 
Etapa 6: Resolver, de acordo com um valor de pH especifico (expressões em 
função de [H+] ou [OH-]. 
Etapa 4: constantes de equilíbrio 
Etapa 5: contar as equações (6) e incógnitas (6); 
 Equações: balanço de carga, balanço de massa e quatro constantes; 
 Incógnitas: [H+], [Ba2+], [C2O4
2-], [HC2O4
-], [H2C2O4], [OH
-] 
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O efeito do pH na solubilidade: oxalato de bário 
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O efeito do pH na solubilidade: oxalato de bário 
Ex.: pH = 2 (adição de 
um tampão) 
pH = 7,65 se não 
adicionarmos 
tampão 
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Trabalhando em um pH fixo: 
1. Escreva todas as equações usando o tratamento sistemático de 
equilíbrio; 
2. Expresse a concentração de cada forma protonada do ânion (HnA) em 
termosde [A]; 
3. Substitua as expressões para (HnA) da etapa 2 no balanço de massa, de 
modo a obter uma relação entre [M] e [A]; 
4. Substitua a relação entre [M] e [A] na expressão do produto de 
solubilidade, obtendo o valor de [M]; 
5. A partir de [M] e da [OH-], use as várias constantes de equilíbrio para 
determinar as concentrações das diversas formas do ânion. 
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Tenha em mente: 
 Ao resolver sistemas em equilíbrio, estaremos limitados à reações que 
temos conhecimento; 
 No exemplo anterior, Ba2+ reage com OH- para formar BaOH+ em solução; 
 Na melhor das hipóteses, as nossas respostas são uma aproximação se 
não temos a informação de equilíbrio para outras reações. 
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