Relatório 6 Reações entre íons em solução aquosa

Prévia do material em texto

Universidade Estadual De Ponta Grossa
 Setor de Ciências Exatas e Naturais
 Departamento de Química
________________________________________________
REAÇÕES ENTRE ÍONS EM SOLUÇÃO AQUOSA
Ponta Grossa
2015
Guilherme De San Martin Munhoz R.A 15160621
Luanna Di Mario Rocha R.A 15006821
Mayra Alves Donato: R.A 15148521
Mônica Marques: R.A 15288721
Murilo Ruan Pereira: R.A 15007121
	
REAÇÕES ENTRE ÍONS EM SOLUÇÃO AQUOSA
Relatório apresentado à professora Cibeli May Arévalos Villalba para a obtenção de nota parcial na disciplina de química, no curso de Engenharia civil.
Ponta Grossa
2015
INTRODUÇÃO
 ​	As reações de solução aquosa, trabalham com íons originados em procedimentos de dissociação ou ionização, de modo que essa reação formada pela mistura de uma ou mais substâncias exprime características determinantes, como cor, cheiro, liberação de gases, precipitação e homogeneidade ou heterogeneidade, das quais todas são um fator de diferenciação para cada tipo de mistura. As reações estão sujeitas a ação de eletrólitos fracos ou fortes, formando também produtos insolúveis, fator este que ressalva a verificação da solubilidade das substâncias antes das reações. 1 
1.1- Eletrólitos fortes e fracos 
​	Toda substância que ao dissolver-se fornece íons a solução é considerada um eletrólito. Em condições não anormais a movimentação dos íons envoltos por moléculas de solventes (solvatados) é aleatória, ao passo que a solvatação só ocorre quando um composto iônico se dissolve em outro polar não havendo a formação de nova substância. A solvatação faz com que os íons se distribuam sem anormalidades na solução, porém se pegarmos dois eletrodos conectados a uma bateria e os inundar em uma solução; cada polo assumirá uma polaridade (um será negativo e o outro será positivo), fazendo com que os íons se movimentem na solução (os cátions irão para o polo negativo e os ânions irão para o polo positivo) proporcionando a condução de eletricidade na mistura; porém existem substâncias que não fornecem íons quando dissolvidas em outra substância, já que as partículas do soluto dispersas apresentam uma neutralidade tornando-o não-eletrólito. As categorias de eletrólito são divididas em: eletrólitos fortes (sais, ácidos e bases fortes) e eletrólitos fracos (ácidos e bases fracas).1 e 2 
​	 O eletrólito forte em uma solução, só ocorre em sua forma dissociada (igual os íons solvatados); em contrapartida os eletrólitos fracos existirão como uma mistura em equilíbrio de íons e moléculas que não estão dissociadas. Na solução os eletrólitos fortes se dissociam completamente, enquanto que os eletrólitos fracos têm uma pequena parte dissociada. Para diferenciarmos um eletrólito fraco de um eletrólito forte, é possível analisar a sua capacidade de conduzir eletricidade, visto que o eletrólito forte é maior condutor que o fraco.1 e 2
1.2- Previsão da ocorrência de uma reação química em solução aquosa
Formação de um eletrólito fraco
​	Quando os íons se combinam em solução aquosa e dão origem a compostos solúveis com pequeno grau de dissociação (eletrólitos fracos), a concretização da reação pode vir a ser reconhecida por uma propriedade organoléptica (sensível aos sentidos biológicos humanos) da substância obtida. 1
Obtenção de produtos insolúveis
 	A solubilidade é também um importante fator de diferenciação na reação, de modo que se verifica a solubilidade de todos os compostos que podem ser originados a partir dos reagentes. Uma das evidências mais comuns presentes nas reações químicas é a precipitação, que se caracteriza quando a concentração de um produto começa a exceder a solubilidade de uma dada substância, sendo assim qualquer quantia a mais de produto precipita na solução, contanto que ela não seja super saturada.1
Considera-se como base algumas regras gerais de solubilidade em água para a previsão de formação de precipitados:
  Todos os ácidos inorgânicos são solúveis; Todos os sais de metais alcalinos são solúveis, com exceção do perclorato de potássio, que não é muito solúvel;Todos os sais de amônia são solúveis;  Todos os sais contendo nitrato, perclorato e acetado são solúveis. Com algumas exceções como o acetato de prata e acetato de mercúrio; Todos os cloretos, brometos e iodetos se dissolvem, exceto: Ag+,Pb+2 e Hg+2, porém o cloreto de chumbo (II) é ligeiramente solúvel; Todos os sulfatos são solúveis, exceto os de chumbo (II),estrôncio e bário. Os sulfatos de cálcio e de prata são poucos solúveis; Todos os óxidos metálicos são insolúveis exceto os de metais alcalinos e os de cálcio, estrôncio e bário; Todos os hidróxidos são insolúveis, exceto os de metais alcalinos e os de bário e estrôncio. O hidróxido de cálcio é ligeiramente solúvel; Todos os carbonatos, fosfatos e sulfitos são insolúveis, exceto os de amônio e os de metais alcalino. 1
Mais evidências de transformação química:
 Além da precipitação, alguns outros sinais de ocorrência das reações químicas em solução aquosa são a dissolução de sólidos com o aparecimento de sais simples ou complexos solúveis, a mudança de coloração, a obtenção de compostos gasosos e a mudança de temperatura.1
 OBJETIVOS
	Estudar os sistemas químicos, pesquisando dados qualitativos (alteração de temperatura, cor, estado físico, emanação de gás) a fim de verificar a ocorrência de transformações químicas nas substâncias utilizadas.
MATERIAIS E REAGENTES UTILIZADOS
15 Tubos de ensaio
Estante para tubos de ensaio
Conta-gotas
Becker 
Solução aquosa de Na(OH)
Solução aquosa de Na2CO3
Solução aquosa de H2SO4
Solução aquosa de CuSO4
Solução aquosa de Na2S
Solução aquosa de ZN(CH3COO)2
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
4.1- Enumerou-se os tubos de ensaio de 1 a 15;
4.2- Em cada tubo de ensaio foi colocado uma substância, na seguinte sequência: 
1º. NaOH
2º. NaOH
3º. NaOH
4º. NaOH
5º.NaOH
6º. Na2CO3
7º.Na2CO3
8º.Na2CO3
9º.Na2CO3
10º.H2SO4
11º.H2SO4
12º.H2SO4
13º.CuSO4
14º.CuSO4
15º.Na2S
4.3- Em seguida adicionou-se aos tubos de ensaio (já preenchidos com a primeira substância), outras soluções na seguinte sequência:
1º. NaOH + Na2CO3
2º. NaOH+ H2SO4
3º. NaOH+ CuSO4
4º. NaOH+ Na2S
5º.NaOH+ ZN(CH3COO)2
6º. Na2CO3+ H2SO4
7º.Na2CO3+CuSO4
8º.Na2CO3+Na2S
9º. Na2CO3+ ZN(CH3COO)2
10º.H2SO4+ CuSO4
11º. H2SO4+ Na2S
12º. H2SO4+ ZN(CH3COO)2
13º. CuSO4+Na2S
14º.CuSO4+ ZN(CH3COO)2
15º.Na2S+ ZN(CH3COO)2
	Nº
	Reações
	Observações
	1
	NaOH(aq) + Na2CO3(aq)→ Não há reação
	- Não há reação, pois são duas substâncias básicas e não tendem a reagir.
- Solução incolor.
	2
	H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(aq)
(molecular)
2 Na+(aq)+ 2OH-(aq) + 2H+(aq)+ SO4-2(aq)→ 2 Na+(aq)+SO4-2(aq)+ 4H+(aq) + 2 O-2(aq)
(iônica total)
H- + OH+→ H2O(l)
(iônica simplificada)
	- A reação entre o sulfato ácido sulfúrico (H₂SO₄) e a base Hidróxido de sódio (NaOH) é considerada dupla troca porque o produto H2O é menos ionizado (+ fraco) que os reagentes (H₂SO₄ eNaOH), formando o sulfato de sódio.
- Porém não há alterações perceptíveis. 
- Solução incolor.
	3
	2 NaOH(aq) + CuSO4(aq)→Na₂SO₄(aq) + Cu(OH)₂(s)
(molecular)
2 Na+(aq)+ 2OH-(aq)+ Cu2+(aq) + SO4-2(aq)→ 2 Na+(aq) + SO4-2(aq)+ Cu(OH)2(s)
(iônica total)
Cu2+(aq)+ 2 OH-(aq)→Cu(OH)2(s)
(iônica simplificada)
	- A reação entre NaOH + CuSO4 irá formar um sal que é solúvel em água (Na₂SO₄) e uma base que é insolúvel (Cu(OH)₂).
- Criando um precipitado gelatinoso azul e intensificando a cor do cobre.
	4
	2 NaOH(aq) + Na2S(aq)→ Na2S(aq) + Na2OH2(aq)
(molecular)
2 Na+(aq) + 2 OH-(aq)+ 2 Na+(aq)+ S-2(aq) → 2 Na+(aq) + S-2(aq) + 2 Na+(aq) + 2 OH-(aq)
(iônica total)
	- Não ocorre reação entre NaOH e Na2S, pois mesmo havendo uma reação de dupla troca os compostos continuam os mesmos. 
- Solução incolor.
 
	5
	2 NaOH(aq) + Zn(CH3COO)2(aq)→2 Na(CH3COO) (aq)+ Zn(OH)2(s)
(molecular)
2 Na+(aq) + 2 OH-(aq)+ Zn2+(aq) + 2 CH3COO-(aq) → 2 Na+(aq) + 2 CH3COO-(aq)+ Zn(OH)2(s)
(iônica total)
2 OH-(aq) + Zn2+(aq) → Zn(OH)2(s)
(iônica simplificada)
	- A reação entre NaOH e Zn(CH3COO)2 irá formar um sal que é solúvel em água (Na(CH3COO)) e uma base insolúvel (Zn(OH)2).
- Criando um precipitado gelatinoso esbranquiçado de [Zn(OH)2].
	6
	Na2CO3(aq)+ H2SO4(aq)→ Na2SO4(aq) +
H2O(l) + CO2(g)
(molecular)
2 Na+(aq) + CO32-(aq)+ 2 H-(aq) + SO42-(aq) → 2 Na+(aq)+ SO42-(aq)+ H2O (l) + CO2(g)
(iônica total)
CO32-(aq)+ 2 H-(aq)→ H2O (l) + CO2(g)
(iônica simplificada)
	- Ocorre uma reação de decomposição, resultando em um sal [Na2SO4(aq)], água e um gás [CO2].
- A solução permanece incolor com bolhas de CO2.
	7
	Na2CO3(aq)+ CuSO4(aq)→Na2SO4(aq)+ CuCO3(s)
(molecular)
2 Na+(aq) + CO32-(aq)+ Cu2+(aq)+ SO42-(aq)→ 2 Na+(aq)+ SO42-(aq)+ CuCO3(s)
(iônica total)
CO32-(aq)+ Cu2+(aq) →CuCO3(s)
(iônica simplificada)
	- Ocorre uma reação de dupla troca, resultando em um precipitado azul gelatinoso [CuCO3(s)]
e em um sal [Na2SO4].
	8
	Na2CO3(aq) + Na2S(aq) → Na2CO3 (aq) + Na2S (aq)
(molecular)
2 Na+(aq) + CO32-(aq) + 2 Na+(aq)+ S-2(aq) → 2 Na+(aq) + CO32-(aq) + 2 Na+(aq)+ S-2(aq) 
(iônica total)
	- Não ocorre reação, pois mesmo havendo uma reação de dupla troca os compostos continuaram os mesmos.
- Solução incolor.
	9
	Na2CO3(aq) + Zn(CH3COO)2(aq)→ ZnCO3(s) + 2Na(CH3COO)(aq)
(molecular)
2Na+(aq) + CO32-(aq) + Zn2+(aq) + 2(CH3COO)- (aq)→ ZnCO3(s) + 2Na+(aq) + 2CH3COO-(aq)
(iônica total)
CO32-(aq)+ Zn2+(aq)→ ZnCO3(s)
(iônica simplificada)
	- Ocorre uma reação de dupla troca, resultando um precipitado gelatinoso esbranquiçado [ZnCO3(s)] e em uma solução aquosa de acetato de sódio [Na(CH3COO)].
	10
	H2SO4(aq)+ CuSO4(aq)→H2Cu(SO4)2(aq)
(molecular)
2H+ (aq) + SO42-(aq) + Cu2+(aq)+ SO42-(aq) → H2Cu(SO4)2(aq)
(iônica total)
	- Ocorre apenas síntese das substâncias, sendo assim não houve reação, pois as duas substâncias são fortes dificultando que esse sal neutralize o ácido.
	11
	H2SO4(aq) + Na2S(aq)→ H2S(aq) + Na2SO4(s)
(molecular)
2H+ (aq) + SO42-(aq) + 2 Na+(aq) + S2-(aq) → H2S(g) + Na2SO4(s)
(iônica total)
	- Ocorre uma reação de dupla troca, resultando em ácido sulfídrico [H2S] na forma gasosa, o qual possui um odor de ovo podre. Além disso, o Na2SO4 possui um grau de saturação de 18% a 20°C, resultando então em uma suspensão esbranquiçada.
	12
	H2SO4(aq) + Zn(CH3COO)2(aq) → H2(CH3COO)2(g) + ZnSO4(aq)
(molecular)
2H+(aq) + SO42-(aq) + Zn2+(aq) + 2(CH3COO)- (aq) → H2(CH3COO)2(g) + Zn2+(aq) + SO42-(aq)
(iônica total)
2H+(aq) + 2(CH3COO)- (aq) → H2(CH3COO)2(g)
(iônica simplificada)
	- Essa é uma reação de dupla troca, onde é formado o ácido acético [H(CH3COO)] sendo que ele é um ácido fraco, estando pouco dissociado em solução aquosa. Essa pequena quantidade dissocia é liberada na forma gasosa liberando um odor comparado ao de vinagre.
	13
	Cu(SO4)(aq) + Na2S(aq) → CuS(s) + Na2(SO4)(aq)
(molecular)
Cu2+ (aq) + SO42-(aq) + 2 Na+(aq) + S2-(aq) → CuS(s) + 2 Na+(aq) + SO42-(aq)
(iônica total)
Cu2+(aq) + S2-(aq) → CuS(s)
(iônica simplificada)
	- Ocorre uma reação de dupla troca, resultando em uma solução com um precipitado marrom, o sulfeto de cobre II (CuS(s)).
	14
	Cu(SO4)(aq) + Zn(CH3COO)2 (aq) → Cu(CH3COO)2 (aq) + Zn(SO4)(aq)
(molecular)
Cu2+(aq) + SO42-(aq) + Zn2+(aq) + 2(CH3COO)- (aq) → Cu2+(aq) + 2(CH3COO)- (aq) + Zn2+(aq) + SO42-(aq)
(iônica total)
	- Ocorre uma reação de dupla troca, porém não há mudanças perceptíveis, continuando como uma solução azulada.
	15
	Na2S(aq) + Zn(CH3COO)2(aq) → ZnS(s) + 2Na(CH3COO)(aq)
(molecular)
2 Na+(aq) +S2-(aq) + Zn2+(aq) + 2 (CH3COO)- (aq) → 2 Na+(aq) + 2(CH3COO)- (aq) + ZnS(s)
(iônica total)
S2- (aq) + Zn2+(aq) →ZnS(s)
(iônica simplificada)
	- Ocorre uma reação de dupla troca, resultando em uma solução com um precipitado esbranquiçado do sal insolúvel de sulfeto de zinco [ZnS].
QUESTÕES E DISCUSSÕES
Definir reação química e citar algumas manifestações macroscópicas que acompanham as transformações químicas.
Uma reação química é o processo da mudança química, isto é, a conversão de uma ou mais substâncias em outras substâncias. Os materiais iniciais são chamados de reagentes. As substâncias formadas são chamadas de produtos. Os produtos químicos mantidos no laboratório também são chamados de reagente. 4
As manifestações macroscópicas que acompanham as transformações químicas são mudanças de coloração, efervescência, precipitação de alguns reagentes, absorção e liberação de calor. 5
Indicar quais são os íons presentes na solução aquosa de cada um dos seguintes compostos: 
HCl: Cloreto de Hidrogênio 			H+ e Cl-
Hg(NO3): Nitrato de mercúrio II 			Hg+e NO3-
Hg2(NO3)2: Nitrato de mercúrio I 			2Hg+e 2 NO3-
CaCl2: Cloreto de cálcio 				Ca2+ e 2 Cl-
K2CO3: Carbonato de potássio 			2 K+ e CO32-
CH3COONa: Acetato de sódio 			CH3COO- e Na+
NH4HCO3: Hidrogenocarbonato de amônio 	NH4+ e HCO3-
K2CrO4: Cromato de potássio 			2K+ e CrO42-
Nomeie os seguintes compostos de acordo com as regras oficiais:
CuCl2: Cloreto de Cobre ll
Ca(NO3)2: Nitrato de Cálcio
NH4HCO3:Bicarbonato de Amônio
NaClO: Hipoclorito de Sódio
KClO3: Clorato de Potássio
K3[Fe(CN)6]: Ferricianeto de Potássio
Ag2CeO4: Cromato de Prata
Qual é a diferença entre transformações físicas e químicas? 3
As transformações físicas não alteram a identidade das substâncias, as mudanças de estado são exemplos deste tipo de transformações.
As transformações químicas são denominadas reações químicas, alterando a estrutura das substâncias, produzindo novas substâncias. 
CONCLUSÃO
Com os experimentos realizados em laboratórios e os resultados observados, pode-se compreender o resultado gerado através da ocorrência ou a não ocorrência de diversas reações químicas, e pode-se observar que, quando uma transformação química ocorre, é possível identificá-la através de manifestações macroscópicas, como por exemplo: precipitados, efervescência, liberação de calor, e que ocorrem transformações onde não se identificam manifestações. Igualmente, pode-se observar que existem alguns compostos que não reagem entre si, não apresentando nenhuma transformação.
REFERÊNCIAS
1 RUSSEL, John Blair, 1929. Química Geral vol 1; pág 573-595; 2º edição - São Paulo: Makron Books, 1994
2 CARDOSO, Mayara. Solvatação. Disponível em: <http://www.infoescola.com/quimica/solvatacao/>. Acesso em: 12 ago 2015.
3 FELTRE, Ricardo, 1928. Química Geral vol 1; pág 60-62; 6ª edição – São Paulo: Moderna, 2004.
4 ATKINS, Peter, Princípios de Química: Questionamento a vida moderna e o meio ambiente; pág 77, 3ª edição, Editora Bookman.
5 GARCIA, Filiberto González, 2014. Química experimental, Reações Químicas: Evidências Macroscópicas. – Universidade Federal de Itajaí.