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Química Geral Experimental 1, Carlos Frederico Santos Martins, Experimento 4Pertubação do Equilíbrio Ex pe rim en to 4 Carlos Frederico Santos Martins Departamento de Química Fundamental, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasil Professor: Roberto Dias Data da prática: Dia/Mês/Ano; Data de entrega do relatório: Dia/Mês/Ano Resumo Este experimento consiste em demonstrar o equilíbrio , a variação e solubilidade de alguns solventes e solutos, também tendo no experimento o estudo de Le Chatelier como equilíbrio de Cromato – Dicromato e o Ion Cu. Palavras chaves: Solubilidade; Le Chatelier ;Cromato-Dicromato; Introdução Em 1884 na França Henri Louis Le Châtelier (1850 – 1936) postulou que um sistema em equilíbrio tende a se compensar sobre influencia de situações perturbadoras, tentando tender ao equilíbrio. Seja elas por variações de pressão, temperatura ou concentração o equilíbrio tende ajustar-se ou adaptar-se de forma a diminuir o efeito perturbador. Vamos supor um sistema fechado de duas fase (liquido e gás), ao perturbamos com calor e sistema tende a formar mais gazes tendo um aumento de calor menor do que se fosse somente uma única fase , onde parte do calor foi consumido para a formação deste gás. Outro exemplo é em relação a soluções e concentrações super saturadas, no qual aquecemos o solvente afim de sua concentração de soluto seja maior que a permitida pelo solvente, a solução se mantêm misturada em um pseudo equilíbrio até uma pertubação interna como a adição de soluto, após a pertubação forma-se um precipitado com a quantidade do soluto colocado após pseudo equilíbrio mais excesso da super saturação do solvente, tornando ao equilíbrio normal entre solvente e soluto. Na situação do experimento vamos demostrar este equilíbrio em forma de precipitados em algumas situações com diferentes solventes e solutos. Metodologia 1a)Colocou-se 1 mL de água e 1 mL de tolueno em 3 tubos de ensaios formando duas fases. Adicionou-se 3 cristais de CrCl3 no primeiro tubo, CoCl2 no segundo e Iodo no terceiro e observou-se em qual solvente os solutos descritos são mais solúveis. 1b)Colocou-se 1 mL de AgNO3(0,1M ) e adicionou-se aos poucos K 2CrO 4(0,1M ) até parar a formação de precipitado, observou-se a mudança de cor a cada adição de cada gota. Decantou-se e lavou-se o precipitado até a faze aquosa ficar incolor. Em outro tubo adicionou-se oxalato de sódio aos poucos em 1ml de AgNO3(0,1M ) , repetiu-se o processo da anterior. Adicionou-se 3 gotas de Cromato de potássio ao tubo contendo o precipitado formado entre prata /oxalato e adicionou-se 3 gotas de oxalato de sódio (0,1M) ao precipitado de cromato de prata. 1c)Colocou-se num tubo de ensaio 1mL de Pb(NO3)2(0,1M ) e adicionou-se KI até completar o precipitado de iodeto de chumbo, colocou-se por 5 mim em banho maria. Observou-se e aguardou-se esfriar na estante, observou-se se precipitado de PbI 2 era exotérmico ou endotérmico. 1 Química Geral Experimental 1, Carlos Frederico Santos Martins, Experimento 4 2a)Em um tubo de ensaio colocou-se cerca de 1mL de K 2CrO 4(0,1M ) , adicionou-se 1 gota de HCl .Repetiu-se o procedimento com K 2CrO7(0,1M ) e adicionou-se nos dois tubos NaOH e observou-se a alcalinidade através de sucessões de HCl e NaOH. Colocou-se 2mL de BaCl (0,1M) em um tubo de ensaio e adicionou-se cromato de potássio aos poucos até parar a formação de precipitado. De forma semelhante adicionou-se ao tubo contendo Cloreto de Bário. Adicionou-se 1mL HCl no sistema BaCl /K 2CrO 4 e 1mL de NaOH no sistema K 2Cr2O7/BaCl2 . 2b)Colocou-se 1mL de sulfato de cobre (0,3M) em um tubo e adicionou-se HCl concentrado aos poucos, observou-se a mudança de cor e parou-se quando completou o processo, adicionou-se aos poucos água até voltar a cor original, colocou-se o tubo em banho maria e observou-se a cor após 5 mim, depois de 5 mim colocou-se em banho de gelo, observou-se. Resultados e Discussão 1a)De acordo com sua polaridade cada um dos solutos se depositaram ou dissolveram em alguma das fases (tolueno/água) como descreve a tabela abaixo. Soluto Solventes Polaridade Tolueno Água CrCl3 Não Solúvel Solúvel Polar CoCl2 Não Solúvel Não Solúvel Polar Iodo Solúvel Não Solúvel Apolar 1b)Preparou-se os tubos e observou-se a formação de precipitados. prata /oxalato Cromato de Prata Com a adição de K_2 CrO_4 em AgNO_3 ocorreu-se a seguinte reação: 2AgNO3 (aq)+K 2CrO 4(aq)=Ag2CrO4 (s)↓+2KNO3 (aq ) Formou-se um precipitado de Ag 2CrO4 de coloração marrom avermelhada, e na adicção de oxalato de sódio formou-se precipitado de Ag 2C2O4 de coloração branca ocorrido na seguinte reação: 2 AgNO3 (aq)+Na2C 2O 4(aq)=Ag2C2O 4( s)↓+2NaNO3 (aq) O produto de solubilidade (Kps) tanto no Ag 2CrO4 como no Ag 2C2O4 são muito pequenos, respectivamente 1,1×10−12 e 3,5×10−11 , após adição de cromato de potássio em na reação do cromato de prata ocorre a seguinte reação: Ag 2C2O4 (s)+K 2CrO 4(aq)→Ag2CrO4 (s)+K2C2O4 (aq) Formando o precipitado do sistema prata /oxalato , e adicionando oxalato de sódio neste sistema ocorre a reação: Ag 2CrO 4(s )+Na2C 2O4(aq)→ Ag2C 2O 4(s )↓+Na2CrO4 (aq ) formando o precipitado do sistema cromato de prata. 1c)Após a adição de KI à solução de Pb(NO3)2 , formou-se um precipitado amarelo. Este precipitado amarelo é o PbI 2 e a reação que o origina é a seguinte: Pb(NO3)2 (aq)+2KI(aq)→PbI 2(s )↓+2KNO3(aq) Observou-se que ocorreu-se um processo endotérmico na formação do precipitado. 2 Química Geral Experimental 1, Carlos Frederico Santos Martins, Experimento 4 2a)Observou-se a seguinte variação de Ph de acordo com as sucessivas adições de HCl e NaOH: Cromato + HCl +1 gota de NaOH +1 gota de NaOH +3 gotas de HCl PH = 7 pH=9 pH=12 pH=4 Dicromato + HCl +1 gota de NaOH +4 gotas de NaOH +3 gotas de HCl pH=2 pH=4 pH=11 pH=4 O HCl doa ions H+ a reação aumentando o Ka ocorrendo a seguinte reação com a base conjugada do K_2CrO_4: 2CrO 4+2H + →Cr2O7 2− +H 2O Com a adição de HCl aumenta a concentração de H+ no sistema e a formação de mais Cr2O 7 2− dando o aspecto laranja à solução . Com a adição de NaOH, os ions H+ são consumidos e tende a formação de Cr2O 4 2− , ions cromato, dando a formação de uma cor amarela. Na etapa com BaCl /K 2CrO 4 ele reage com a seguinte equação: K 2CrO 4(aq)+BaCl2 (aq )→BaCrO4 (s)+2KCl(aq) Formando um precipitado de cor amarelada, com a adição de HCl o precipitado se torna de cor laranja que com a adição de ions H+ tende a formação do dicromato em segundo plano, formando uma reação de K2Cr2O7(aq)+2BaCl2(aq)+H 2O(l) →2BaCrO4 (s)+2HCl(aq )+2KCl(aq) Na reação K 2Cr2O7/BaCl2 com a adição de NaOH ions H+ são consumidos formando um precipitado de cor amarela Isso por que tende a formação de cromato Cr2O4 2− 2b)Adicionou-se HCl concentrado a solução de Sulfato de cobre, mudando da cor azul para verde após 15 gotas, adicionando-se água voltou ao normal, com o aquecimento, o equilíbrio tende para a formação de H 2SO4 como na reação descrita abaixo voltado a cor verde. CuSO4+2HCl→H 2SO4+CuCl 2 Após esfriar colocou-se no banho de gelo e a reação tende a formar CuSO4 , tornando a cor azul de volta Conclusão De acordo com a teoria de Le Chatelier,qualquer influencia no sistema pode tender a mudar o equilíbrio, processos também de trocas de ions entre ácidos e bases foram demonstrado mostrando a importância e eficacia desta teoria, o fator solubilidade pode ser alterado de acordo com interferências externas Referências B.M.Mahan e R.J.Meyrs – Química – Um curso universitário, Ed.: Edgard Bluncher LTDA, pág's.: 77,90-92. 3 Química Geral Experimental 1, Carlos Frederico Santos Martins, Experimento 4 Questões 1) É provável que a frase “um aumento de temperatura favorece a reação endotérmica” não lhe seja estranha. Mostre como essa frase decorre do Princípio de Le Chatelier. O principio de Le Chatelier diz "Se for imposta uma alteração, de concentrações ou de temperatura, a um sistema químico em equilíbrio, a composição do sistema deslocar-se-á no sentido de contrariar a alteração a que foi sujeita." , então a reação quando sofre um aumento de temperatura favorece a reação, a reação endotérmica é absorvedora de temperatura. A+BC⃗alor C+D 2) O que acontecerá se você acrescentar ácido clorídrico concentrado a uma solução saturada de NaCl? Por que? Irá precipitar NaCl, o HCl ia tender pra formação do sal cedendo ions Cl− , o NaCl em meio aquoso fica em sua forma iônica NaCl⇔Na+ +Cl− 3) Os produtos de solubilidade de carbonato de cálcio e do fluoreto de cálcio são 8,7 x 10-9 e 4,0 x 10-11, respectivamente. Mostre que o fluoreto é mais solúvel que o carbonato, apesar de ter o Kps menor. CaCo3(s) Ca2+ CO3 2− Inicio 1 0 0 Equilibrio 1-x x x Kps=[Ca 2+ ] .[CO3 2− ]=8,7 x 10−9=9,3 x10−5 CaF 2 (s) Ca2+ 2F Inicio 1 0 0 Equilibrio 1-x X x Kps=[Ca 2+ ] .[F ]2=4,4 x10−11=√4,4 x10−11=2,2 x10−4=2x=4,4 x10−4 KpsCaF 2(s )>KpsCaCo3( s) 4 Resumo Introdução Metodologia Resultados e Discussão Conclusão Referências Questões
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