Relatório 6- Estudo qualitativo sobre equilíbrio químico

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Introdução
O conceito de equilíbrio químico consiste em que a quantidade de átomos de uma substância no reagente, necessariamente implica a permanência quantitativa dessa mesma substância no produto e que a velocidade da reação direta se iguala a velocidade da reação inversa. Em outras palavras, nesta situação química, as substâncias não desaparecem, mas se transformam continuamente. Vale ressaltar que, normalmente, para o equilíbrio químico aconteça, a reação deve ser do tipo reversível. Uma reação é classificada como reversível quando ocorre tanto no sentido em que os reagentes formam os produtos, quanto no sentido inverso, onde os produtos formam os reagentes. Uma reação é irreversível quando toda ou quase toda a quantidade de reagentes é consumida e transformada em produtos. 
Segundo princípio de Le Chartelier, um sistema químico tende a restabelecer o equilíbrio agitado por um algum agente, gerando uma tendência de neutralidade no sentido oposto ao esforço aplicado. Esses agentes podem ser a concentração (quantidade de substâncias), a pressão parcial ou total (reagentes e produtos) e a temperatura (energia envolvida nos processos endotérmico e exotérmico).
Esse relatório tem como objetivo, identificar através de experimentos químicos o deslocamento de equilíbrio químico (Princípio de Le Chatelier).
Procedimento Experimental
Materiais
Tubos de ensaio;
Bico de gás;
Espátula;
Pinça de madeira;
Pipetas volumétricas.
Reagentes
Cromato (CrO42-) 0,1 mol L-1;
Dicromato (Cr2O72-) 0,1 mol L-1;
Ácido sulfúrico (H2SO4) 0,5 mol L-1;
Hidróxido de sódio (NaOH) 1 mol L-1;
Nitrato de chumbo – Pb(NO3)2(s);
Nitrato de prata (AgNO3);
Cloreto de sódio (NaCl);
Hidróxido de Amônio (NH3OH);
Ácido nítrico (HNO3).
Métodos
Foram realizados três experimentos, antes destes serem iniciados, anotou-se todas as equações dos experimentos que seriam realizados, para que houvesse uma melhor interpretação das observações que seriam realizadas na aula. Após isso, identificamos os tubos de ensaio em algarismo romano e separamos uma pipeta para cada solução que seria utilizada.
-Experimento I- Sistema Cromato Dicromato
Etapa 1
Pegou-se dois tubos de ensaio, e, com o auxílio da pipeta volumétrica, colocou-se 10 gotas de solução de Cromato no tubo I, e 10 gotas de solução de Dicromato no tubo II. Verificou-se as tonalidades das soluções e guardou-se os tubos I e II na estante, chamando esses de tubos “Padrões”. No tubo I, no qual estava o Cromato, a numeração foi acompanhada da letra “C”, simbolizando o Cromato. O mesmo foi feito ao tubo II, porém usou-se “D” para lembrar que naquele tubo estava o Dicromato.
Etapa 2
No tubo III, colocou-se, com o auxílio da pipeta volumétrica 10 gotas de solução de Cromato. Após isso, foram adicionadas 10 gotas uma a uma de Ácido Sulfúrico (H2SO4), agitando o tubo a cada gota inserida. Assim que terminada, comparou-se com os tubos padrões, sempre anotando as observações. Após isso, foram colocadas 10 gotas de Hidróxido de Sódio (NaOH) no tubo III, em procedimento igual ao realizado quando adicionamos Ácido Sulfúrico. Comparou-se novamente com os padrões e anotou-se as informações observadas. 
Etapa 3
No tubo IV, adicionou-se, com o auxílio de uma pipeta volumétrica, 10 gotas de solução de Dicromato, após isso adicionou-se 10 gotas de Hidróxido de Sódio, agitando o tubo a cada gota inserida e após a comparação com os padrões, adicionou-se, novamente com uma pipeta volumétrica, 10 gotas de Ácido Sulfúrico, no mesmo procedimento de gota-agitação observando-se e anotando-se as mudanças ocorridas.
-Experimento II- Sistema Dióxido de Nitrogênio-Tetróxido Dinitrogênio
Com o auxílio de uma espátula, colocou-se uma pequena quantidade de Nitrato de Chumbo (Pb(NO3)2(s)) em um tubo de ensaio, tapou-se o tubo com uma rolha de borracha, prendeu-se o tubo com uma pinça de madeira e ele foi levado para a capela onde foi aquecido com um bico de gás (Figura 1). Esse experimento foi realizado na capela por conta da toxidade do chumbo e dos gases formados pela decomposição do sólido. Observou-se o que aconteceu quando o sal foi aquecido e anotou-se.	
Após isso, levou-se o tubo de ensaio para a bancada para que esfriasse. Quando ele esfriou, foi levado para o banho de gelo (Figura 2), por alguns minutos e depois mergulhou-se o tubo em água quente (Figura 3) por alguns minutos. Observando o que acontecia com a cor quando ele estava em cada um dos respectivos locais. Repetiu-se esse processo mais uma vez e então se anotou o que foi necessário. Assim que terminado o experimento II, colocou-se o tubo de ensaio no lugar indicado pelos técnicos responsáveis do laboratório. 
Figura 3- Tubo de ensaio na água quente
Figura 2-
 Banho de Gelo
Figura 1- Aquecimento do Tubo de Ensaio
-Experimento III- Equilíbrios Simultâneos com Íons Prata
Nesse terceiro experimento foram utilizados alguns compostos para interagirem com íons prata (Ag+) presente no nitrato de prata (AgNO3). Esses compostos foram cloreto de sódio (NaCl), amônia (NH3) e o ácido nítrico (HNO3). Todos os compostos estavam em solução aquosa.
Etapa 1
Na primeira etapa desse experimento foram colocadas 10 gotas de nitrato de prata no tubo de ensaio V. Assim que adicionadas, foram inseridas 10 gotas de Cloreto de Sódio uma a uma seguindo o método de agitação antes descrito no relatório. Após isso, anotou-se as informações e deu-se o prosseguimento do experimento. 
Etapa 2
Adicionou-se 10 gotas, de Hidróxido de Amônio uma a uma. Agitou-se a cada gota e anotou-se as características observadas. 
Etapa 3
Pegou-se o tubo de ensaio V e inseriu-se 10 gotas, uma a uma, de Ácido Nítrico, agitando a cada gota inserida. 
Etapa 4
Colocou-se mais 10 gotas de Hidróxido de Amônio na solução, agitando a cada gota colocada. Observou-se e anoutou-se o que ocorreu no tubo para então descartar a solução em local ideal. Sendo assim, terminado os experimentos.
Resultados e Discussões
- Experimento I- Sistema Cromato-Dicromato
Etapa 1
Quando colocamos a solução de Cromato no tubo de ensaio I, observamos que ela possuía coloração amarela e quando colocamos a solução de Dicromato no tubo de ensaio II observamos que ela possuía coloração laranja. Usamos, então, esses tubos como padrões para as demais etapas do experimento I. 
Etapa 2
Ao adicionarmos o Ácido Sulfúrico (H2SO4) ao tubo de ensaio III, que continha solução de Cromato, observamos que a solução mudou sua coloração de amarela para laranja. Posteriormente, quando adicionamos Hidróxido de Sódio (NaOH) ao mesmo tubo, observamos que a coloração novamente mudou, dessa vez para amarelo. 
-Etapa 3
Ao adicionarmos o Hidróxido de Sódio ao tubo IV, que continha solução Dicromato, observamos que a solução ficou amarela. E ao adicionarmos o Ácido Sulfúrico ao mesmo tubo, o IV, observamos que a solução admitiu a cor laranja. 
As mudanças de coloração que ocorreram nos tubos III e IV podem ser melhor visualizadas na tabela abaixo:
	Reagente/Coloração
	Tubo III
	Tubo IV
	Reagente e (Coloração Inicial)
	Cromato
(Amarelo)
	Dicromato
(Laranja)
	Reagente Adicionado (Coloração)
	Ácido Sulfúrico
(Laranja)
	Hidróxido de Sódio
(Amarelo)
	Produto
	Dicromato
	Cromato
	Reagente Adicionado (Coloração)
	Hidróxido de Sódio
(Amarelo)
	Ácido Sulfúrico
(Laranja)
	Produto
	Cromato
	Dicromato
(Tabela 1- Mudanças de Coloração ocorridas nos tubos de ensaio III e IV)
Em solução aquosa o Cromato e o Dicromato podem estabelecer equilíbrio químico, como explicitado na equação abaixo:
(Equação 1) 		2CrO42-(aq) + 2H+(aq) Cr2O72-(aq) + H2O(l)
Com base na equação 1, conseguimos entender o porquê das mudanças de coloração ocorridas nos tubos III e IV.
Na etapa 2, as mudanças de coloração, ocorreram porque, quando o Cromato está em solução aquosa a diminuição do Ph dessa solução favorece a formação do Dicromato. Dessa forma, quando o Cromato reagiu com o ácido, o equilíbrio deslocou-se para a direita formando o Dicromato, conferindo à solução a corlaranja. Nesse momento, o aumento do Ph favorecia a formação do Cromato, com isso, ao adicionarmos a base, o equilíbrio deslocou para a esquerda formando o Cromato e deixando a solução na coloração amarela.
Desse modo, podemos observar que esta reação é reversível, pois ela pode ocorrer no sentido em que os produtos formam os reagentes e no sentido no qual os reagentes formam os produtos. Além disso, podemos perceber o princípio de Le Chatelier, nesse experimento, através do deslocamento do equilíbrio no sentido contrário ao da perturbação até que o novo equilíbrio se estabelecesse com a mudança de cor.
Na etapa 3, assim como na etapa 2, percebemos que quando o Dicromato está em solução aquosa, o aumento do Ph favorece a formação do Cromato e quando o Cromato está em solução aquosa, a diminuição do Ph, favorece a formação do Dicromato. Por isso quando o Dicromato reagiu com o Hidróxido de Sódio houve a formação do Cromato e a solução ficou amarela, e quando o Ácido Sufúrico foi adicionado, a coloração ficou novamente laranja. 
Dessa forma, assim como na etapa 2, percebemos que o sistema cromato-dicromato é reversível. E que as mudanças de coloração ocorreram porque quando adicionamos os reagentes à solução a reação se deslocou de forma que se reestabelecesse o equilíbrio pelo consumo da substância adicionada, e isso foi verificado através da mudança de coloração
- Experimento II- Sistema Dióxido de Nitrogênio-Tetróxido Dinitrogênio
Ao aquecermos o tubo de ensaio, que continha o Nitrato de Chumbo, observamos que o sólido sofreu fraturas, indicando que o sal estava sofrendo decomposição, formando o Óxido de Chumbo II, Dióxido de Nitrogênio e Oxigênio Molecular (Equação I). A coloração do Dióxido de nitrogênio pôde ser percebida através da liberação de um gás tóxico de coloração castanho avermelhada, que é a cor desse óxido. 
Equação I		2 Pb(NO3)2 		2 PbO + 4 NO2 + O2
Posteriormente o Dióxido de Nitrogênio sofreu dimerização (união de dois monômeros em um dímero), formando o Tetróxido de Dinitrogênio, que é incolor (Equação II).
Equação II		2NO2		 N2O4
Sabendo que dióxido de nitrogênio estabelece equilíbrio com o tetróxido dinitrogênio e que segundo o princípio de Le Chatelier, quando o equilíbrio químico é perturbado por algum fator, como a temperatura, por exemplo, a reação desloca esse equilíbrio no sentido de minimizar a perturbação sofrida estabelecendo novamente o equilíbrio. Observamos que quando levamos o tubo para o banho de gelo, a cor marrom-avermelhada ficou menos intensa, indicando um deslocamento da reação para a direta, em que ocorre consumo de parte do NO2, responsável pela coloração. Entretanto, ao aquecermos o tubo, houve um aumento na intensidade da cor marrom-avermelhado, indicando que a reação se deslocou no sentido inverso, ou seja, a reação de formação do NO2. Assim, concluímos que a dimerização do dióxido de nitrogênio é reversível.
- Experimento III- Equilíbrios Simultâneos com Íons Prata
Quando o Cloreto de Sódio reagiu com o Nitrato de Prata, houve uma reação de dupla troca formando o cloreto de prata (AgCl) que, por ser um sal insolúvel, precipitou no fundo do tubo de ensaio. Além do Cloreto de Prata, houve a formação do Nitrato de Sódio (NaNO3) que permaneceu em forma aquosa no tubo. 
(Equação I)		AgNO3 + NaCl 		 NaNO3 + AgCl
Na etapa 2 quando adicionamos o Hidróxido de Amônio á solução, percebemos que não houve mudança de coloração, e o equilíbrio deslocou para a esquerda no sentido da formação Nitrato de Prata. Na etapa 3, quando adicionamos à solução o ácido nítrico, observamos que a coloração também não mudou, mas o equilíbrio da reação se deslocou para a direita com a finalidade de neutralizar a perturbação sofrida, houve a formação do Cloreto de Prata, e na etapa 4, quando o hidróxido de amônio foi adicionado novamente, houve a formação do nitrato de amônio, e o deslocamento do equilíbrio no sentido inverso da reação, isto é, para a esquerda. Dessa forma a reação de precipitação do AgCl é reversível, pois acontece tanto no sentido em que os reagentes formam os produtos como no sentido em que os produtos formam os reagentes.
Conclusão
Com isso, através dos experimentos realizados, conseguimos observar o deslocamento do equilíbrio químico, tanto em reações onde a mudança de coloração mostrava que isso havia ocorrido (experimento 1), como em reações em que não se via mudança evidente de coloração (experimento 3). Além disso, percebemos como a mudança de temperatura pode perturbar o equilíbrio químico e como este reage diante desta situação. 
Referências
BRADY, James E.; HUMISTON, Gerard E.. Química Geral. 2. ed. Vol. 1 Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1983. 405 p. Tradução: Cristina Maria Pereira dos Santos.
BRADY, James E.; HUMISTON, Gerard E.. Química Geral. 2. ed. Vol. 2 Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1983. Tradução: Cristina Maria Pereira dos Santos.