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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA CAMPUS VITÓRIA DA CONQUISTA DANILO RAFAEL SILVA SANTOS IRANILDO ARAUJO OLIVEIRA LIDIANE DUTRA BRITO LUCAS LOPES DE ARAÚJO THIAGO PRADO LINDMAN EQUILÍBRIO QUÍMICO VITÓRIA DA CONQUISTA NOVEMBRO/2017 DANILO RAFAEL SILVA SANTOS IRANILDO ARAUJO OLIVEIRA LIDIANE DUTRA BRITO LUCAS LOPES DE ARAÚJO THIAGO PRADO LINDMAN EQUILÍBRIO QUÍMICO Relatório apresentado ao componente curricular Química Geral Experimental II, no curso de Licenciatura em Química, do Instituto Federal da Bahia – IFBA, campus de Vitória da Conquista, ministrado pelo docente mestre Alessandro Santos Santana, para fins avaliativos. VITÓRIA DA CONQUISTA NOVEMBRO/2017 INTRODUÇÃO Com a expectativa de uma possível eclosão da uma primeira guerra mundial, culminou na desesperada necessidade de compostos de nitrogênio, pois os nitratos normalmente utilizados na agricultura estavam sendo usados na fabricação de explo- sivos. por fim o alemão Fritz Haber contando com um pouco de sorte o que normal- mente acontece em pesquisas encontrou uma forma econômica de utilizando o nitro- gênio do ar e prover, assim uma fonte abundante de compostos tanto para agricultura quanto para armamento. O equilíbrio é o estágio da reação química em que não existe mais tendência a mudar a composição da mistura da reação, todos os equilíbrios são dinâmicos, com reações tanto diretas quanto inversas ocorrendo com a mesma velocidade. Quando uma reação atinge o equilíbrio a velocidade no sentindo de formação do produto e da velocidade de formação no sentido dos reagentes são iguais, é a composição de mis- tura da reação e constante. O valor de uma constante de equilíbrio nos diz se devemos esperar uma concentração alta ou baixa de produto em equilíbrio, a constante também nos diz a direção espontânea da reação em uma mistura de qualquer composição. O princípio de Le Chatelier diz que quando um sistema em equilíbrio sofre al- guma perturbação externa, o equilíbrio tende a se reajustar para minimizar o efeito dessa perturbação que pode ocorrer de três formas, sobre a concentração, a pressão ou sobre temperatura. Uma reação em equilíbrio com temperatura constante, se au- mentarmos a concentração do produto o equilíbrio irá se deslocar no sentido dos rea- gentes, já se aumentar a concentração dos reagentes o equilíbrio irá se deslocar no sentido do produto aumentando. Se aumentar a pressão de um sistema em equilíbrio sem aumentar a temperatura o equilíbrio desloca-se para o sentido que tiver menor número de mols de gases é se diminuirmos a pressão o equilíbrio desloca-se no sen- tido de maior número de mols de gases. Já na temperatura, com o aumento da tem- peratura o equilíbrio se desloca no sentido endotérmico, com a diminuição da tempe- ratura o equilíbrio descoloca-se no exotérmico. OBJETIVOS a) Caracterizar o estado de equilíbrio de sistemas químicos; b) Reconhecer os fatores que influem no equilíbrio químico: Princípio de Le Chatelier; e c) Determinar uma constante de equilíbrio. PROCEDIMENTOS MATERIAIS E REAGENTES: • Bastão de vidro; • Béquer de 100 mL; • Conta-gotas; • Funil Analítico; • Papel-filtro; • tubos de ensaio; • K2CrO4 0,1 mol/L; • K2Cr2O7 0,1 mol/L; • HCl 1 mol/L; • NaOH 1 mol/L; • BaCl2 0,1 mol/L; • Ca(OH)2. PARTE EXPERIMENTAL: Parte 1 - Colocou-se em um tubo de ensaio cerca de 2 mL de uma solução de K2Cr2O7 0,1 mol/L e em outro tubo o mesmo volume de solução de K2CrO4 0,1 mol/L; - Adicionou-se a solução de K2Cr2O7 0,1 mol/L, usando um conta gotas, solu- ção de NaOH 1 mol/L até mudar a coloração; -Adicionou-se a solução de K2CrO4 0,1 mol/L solução de HCl 1 mol/L até a mudança de cor. Parte 2 - Colocou-se num tubo de ensaio cerca de 2 mL de uma solução de K2CrO4 0,1 mol/L e igual volume de BaCl2 0,1 mol/L e, em outro tubo de ensaio, volumes iguais de K2Cr2O7 0,1 mol/L e BaCl2 0,1 mol/L; - Acrescentou-se ao primeiro tubo, gota a gota solução de HCl 1 mol/L e ao segundo tubo solução de NaOH 1 mol/L também gota a gota. Observou-se o que aconteceu. Parte 3 Experimento não realizado por falta de reagente. Parte 4 - Tentou-se dissolver uma pequena massa de Ca(OH)2 em cerca de 50 mL de água (agitou-se com bastão de vidro durante alguns minutos), e observou-se o que aconteceu. RESULTADOS E DISCUSSÃO 1. Ao colocar no tubo 1 cerca de 2 mL de uma solução de K2Cr2O7 0,1 mol/L, verificou-se que este possui cor característica laranja. Ao colocar no tubo 2 cerca de 2 mL de K2CrO4 0,1 mol/L verificou-se que esse possui cor amarela. Isso ocorre porque em solução aquosa , o íon cromato (amarelo) e o íon dicromato (laranja) estão em equilíbrio químico. Este equilíbrio é deslocado para o dicromato com o aumento da concentração de hidrogênio , o que torna a solução ácida. Ao adicionar ao tubo com K2Cr2O7, algumas gotas de hidróxido de sódio, verificou-se que este que anteriormente possuía cor laranja, agora adquiriu cor amarela. Enquanto que no tubo com K2CrO4, ao adicionar solução de ácido clorídrico verificou-se que esta que anteriormente tinha cor amarela, obteve mudança na coloração para laranja. Isso pode ser explicado pelo princípio de Le Chatelier através da seguinte equação: 2CrO42- + 2H+ ↔ Cr2O72- + H2O Ao adicionar NaOH na solução de dicromato de potássio, houve deslocamento de equilíbrio para o sentido do cromato, devido a presença de hidroxilas, promovendo a formação de CrO42–, o que originou uma solução de coloração amarela. Já ao adicionar HCl na solução de cromato de potássio sofreu deslocamento de equilíbrio para o sentido do dicromato, devido a presença do íon H+, promovendo a formação de Cr2O72- ficando com coloração alaranjada. 2. Ao colocar cerca de 2 mL de BaCl2 no tubo de ensaio contendo 2 mL de solução de K2CrO4, esta adquiriu uma coloração amarela densa, com formação de precipitado, isto porque o precipitado formado é o cromato de bário (BaCrO4), este que possui produto de solubilidade muito baixo. Já ao adicionar cerca de 2 mL de BaCl2 no tubo de ensaio contendo 2 mL de solução de K2Cr2O7, está adquiriu cor alaranjada densa, e não formou precipitado porque o dicromato de bário (BaCr2O7) formado na reação é solúvel. Isto pode ser explicado porque os íons Ba+2 formaram BaCrO4 que é in- solúvel. Já os íons dicromato, ao reagirem com os íons Ba+2 formaram BaCr2O7 que é solúvel. Isto comprova o estado de equilíbrio químico. As equações a seguir demostram esse estado de equilíbrio para o expe- rimento realizado. Ba+2(aq) + CrO4-2(aq) BaCrO4 (s) Ba+2(aq) + Cr2O7 -2(aq) BaCr2O7 (aq) Após isso, ao adicionar gota a gota solução de HCl ao tubo com cromato de bário verificou-se que este reverteu a reação e o precipitado foi diluído. Isso porque ao adicionar íons H+ o equilíbrio é deslocado no sentido de produzir cro- mato. Já ao adicionar gota a gota NaOH ao tubo com dicromato de bário, este adquiriu coloração alaranjada e formou-se um precipitado. 3. Experimento não realizado porfalta de reagente. 4. Ao tentar dissolver uma pequena massa de Ca(OH)2, verificou-se que este é pouco solúvel em água, isto é possui produto de solubilidade muito baixo, pois o equilíbrio em meio aquoso se desloca para a formação do reagente que é o próprio hidróxido de cálcio, de acordo com a equação de equilíbrio abaixo: Ca(OH)2 (S) Ca2+(aq) + 2OH-(aq) . QUESTÕES PROPOSTAS Analisando-se a equação da reação abaixo e também sua expressão de equilíbrio, é fácil verificar que, alterando-se as concentrações de reagentes ou produtos, o equilíbrio se deslocará em um outro sentido, aumentando ou diminuindo a extensão da reação: Cr2O72- (aq) + H2O(l) 2CrO42- (aq) + 2H+(aq) Cor Cor Laranja amarela A concentração de água não entra na expressão do equilíbrio. Por quê? Resposta: A água normalmente não entra na expressão do equilíbrio pois sendo um solvente e mantendo sua molaridade igual após a reação não interfere na equação do equilíbrio. Tentando-se dissolver, por exemplo, o sal de iodeto de chumbo (II) (PbI2) em água, à temperatura do ambiente, observa-se que apenas uma pequena quantidade do sal se dissolve, por ser o sal PbI2 pouco solúvel em água. Após a diluição, estabelece-se o equilíbrio, expresso pela equação a seguir: PbI2(s) Pb2+(aq) + 2I-(aq) Cujo expressão do equilíbrio é a seguinte: Keq = [Pb2+ (aq)] . [I- (aq)]2 A concentração de sólidos não entra na expressão. Por quê? Resposta: Por possuírem a mesma concentração molar no início e no final da reação os componentes sólidos e líquidos puros não entram na expressão, pois seu valor molar não se altera após a reação. CONCLUSÕES De acordo com os procedimentos experimentais foi possível observar, os di- versos fatores que alteram o equilíbrio químico (variação de temperatura, concentra- ção e pressão), bem como o mecanismo da própria reação química de voltar ao equi- líbrio após a ocorrência de uma perturbação. Todos os processos podem ser explica- dos pelo princípio de Le Chatelier, que diz que um sistema em equilíbrio quando per- turbado tende a ajustar- se de modo a remover a perturbação e restabelecer o equilí- brio, comprovado na prática onde a mudança de um fator provocou um deslocamento do equilíbrio no sentido inverso ao favorecido, até que o sistema voltasse ao estado de equilíbrio. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ATKINS, P. JONES, L. Princípios de Química. Questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2005. Brown, T L.; H. E.; Bursten, B. E; Burdge, J. R. Química, a ciência central, 9ª edição. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. CHANG, R. Química geral: conceitos essenciais.4. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2010.
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