Acidos Duros e Moles e Eletroquimica

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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL
CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA
QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL
ÁCIDOS DUROS E MOLES / ELETROQUÍMICA
Professora: Mariangela de Camargo
Alunos: Cristian Eduardo da Rosa e Isadora Finger
Canoas/RS,
2018/1
Introdução - Eletroquímica
A Eletroquímica é a parte da química que estuda o relacionamento entre a corrente elétrica e as reações químicas: Produção de corrente elétrica, através de uma reação química: Ocorrência de uma reação química pela passagem da corrente elétrica: eletrólise; Para melhor entender a eletroquímica, vamos recordar algo sobre oxidação e redução. Oxidação: Quando uma espécie química perde elétrons na reação.- Redução: quando uma espécie química recebe elétrons na reação.
Dentro das pilhas são colocadas certas substâncias químicas que reagem espontaneamente transferindo elétrons, isto é, por meio de reações de oxirredução. As pilhas possuem dois eletrodos, que são:
Ânodo: polo negativo onde ocorre a oxidação;
Cátodo: polo positivo onde ocorre a redução.
As pilhas e baterias também possuem um eletrólito, que é uma solução condutora de íons. Assim, forma-se um fluxo de elétrons entre esses polos que resulta na formação de uma corrente elétrica que pode ser utilizada para que diversos aparelhos elétricos funcionem.
A diferença entre as pilhas e as baterias é que enquanto as pilhas possuem somente dois eletrodos, as baterias são formadas por várias pilhas conectadas em série ou em paralelo, ou seja, possui vários eletrodos, o que aumenta a sua voltagem.
 1.2 Introdução – Ácidos Duros e Moles 
A teoria HSAB, do inglês hard and soft acid and bases (ácidos e bases duros e moles), foi proposta por Ralph G. Paerson em 1963 está é amplamente usada em química para explicar a estabilidade dos compostos químicos e as reações químicas nas quais eles estão envolvidos. Seu objetivo é classificar como "duro" ou "mole", "ácido" ou "base" as diversas espécies químicas envolvidas num equilíbrio.
Sabe-se, há muito tempo, que os íons metálicos podem ser divididos em dois grupos, de acordo com as preferências, pelos diversos ligantes. Da mesma forma, os ligantes podem ser classificados em dois grupos de acordo com as preferências, pelos diversos íons metálicos. Esta é uma generalização da distinção entre dois tipos de comportamento que foram identificados inicialmente como “classe a” e “classe b”.
Ácidos duros tendem a ter uma interação preferencial por bases duras. 
Bases moles interagem preferencialmente com ácidos moles.
A classificação de ácido e bases pode ser vista na imagem 1.
Imagem 1: Classificação de ácidos em duros e moles.
Resultados e Discussões - Eletroquímica
Procedimento (a): Diluiu-se 1,2 gramas de cloreto de sódio em 40 mL de água, obtendo-se uma solução na concentração percentual 3%. Nesta solução foram adicionadas 10 gotas de fenolftaleína, não ocorrendo alteração na cor da solução. Em seguida adicionou-se 10 gotas do indicador ferrocianeto de potássio obtendo uma solução levemente amarelada.
Por fim colocou-se dois eletrodos metálicos em solução, sendo um deles do metal ferro e o outro do metal cobre, estes que anteriormente passaram por processos de limpeza e lixação. Pouco tempo depois, notou-se liberação de odor e mudança na cor da solução para azul claro, que se deve ao processo de oxirredução entre o cobre e o zinco, após a passagem do tempo a solução foi intensificando sua coloração azul.
As reações envolvidas no processo acima são:
Semi-reação de Oxidação: 2 Fe3+(s) → 2 Fe (s) + 6 e-
Semi-reação de Redução: 3 Cu (s) + 6 e- → 3 Cu2+ (aq)
Reação Global: 2 Fe3+(s) + 3 Cu(s) → 2 Fe (s) + 3 Cu2+ (aq)
A coloração azul da solução deve-se a reação entre os dois metais e a transferência de íons cobre para a solução, esse processo ocorre gradativamente e por isso o tom de cor azul vai se intensificando no decorrer do tempo.
Procedimento (b): Colocou-se 40 mL de uma solução de sulfato de cobre 0,1M em um béquer e 40 mL de sulfato de zinco 0,1M em outro béquer, em seguda preparou-se 50 mL de uma solução de cloreto de sódio 4%, que servirá como uma ponte salina. Em seguida preparou-se a ponte salina, que foi colocada ligando os 2 béquers. 
Após fez-se a limpeza e lixação de 2 eletrodos, um de cobre e outro de zinco que foram em seguida mergulhados em suas respectivas soluções e presos com um jacaré. Com o auxílio de um multímetro a corrente foi definida medindo 1,04V, o resultado foi um poço diferente do esperado que de acordo com a tabela de potenciais de redução seria de 1,10V.
O experimento foi repetido com zinco/ferro e ferro/cobre e os potenciais medidos foram 0,43V e 0,68V respectivamente. Já ao repetir o experimento com soluções de sulfato de cobre e sulfato de zinco com concentração de 0,5 M não houve alteração significativa no resultado da corrente elétrica medindo-se o valor de 1,03V.
 2.2 Resultados e Discussões – Ácidos e Bases Moles e Duros.
Teste 1: Colocou-se 1 mL de em tubos de ensaio contendo os cátions metálicos, afim de classificá-los em ácidos duros e moles, levando em consideração a adição de fluoreto que é uma base forte, ou seja, reagirá apenas com ácidos fortes e também a adição de iodeto que é considerada base mole e por essa razão reagiu somente com ácidos moles.
Os resultados para as reações são apresentados na tabela abaixo com X as reações que não correram aparentemente com formação de precipitado e com V as que formaram precipitado:
	-
	Li+
	Mg2+
	Sr2+
	Ba2+
	Ni2+
	Pb2+
	Ag+
	Hg2+
	Fluoreto
	V
	V
	V
	V
	X
	V
	X
	X
	Iodeto
	X
	X
	X
	X
	X
	V
	V
	V
Teste 2: Neste teste adicionou-se 1 mL de solução com íon sulfeto para reagir com alguns cátions metálicos os resultados são expostos na tabela abaixo da mesma forma que no teste anterior.
	-
	Mg2+
	Ni2+
	Pb2+
	Ag+
	Hg2+
	Sulfeto
	V
	V
	V
	V
	V
Teste 3: Neste teste adicionou-se 1 mL de solução contendo íons hidroxila para ragir com os mesmos cátions metálicos do teste 2, os resultados estão expostos na tabela da mesma forma que nos dois testes anteriores.
	-
	Mg2+
	Ni2+
	Pb2+
	Ag+
	Hg2+
	Hidroxila
	V
	V
	V
	V
	V
Questionário de Eletroquímica.
A-Demonstrar o que foi observado a partir da montagem das pilhas ao longo do tempo no monitoramento e discutir o comportamento da tensão observada.
Com o passar do tempo as soluções intensificaram colorações, porém a voltagem medida pelo multímetro foi diminuindo.
B- Escrever as semi-reações e reações totais para as pilhas.
C- Incluir os cálculos da utilização da equação de Nernst para diagnosticar o valor do potencial obtido, comparar com o valor experimental e discutir a origem de alguma discrepância. 
Zn/Cu 
 Zn0(s) → Zn2+ (aq) + 2e- ؏= -0,76V
 
 Cu2+(aq) + 2e- → Cu0(s) ؏= +0,34V
________________________________________ 
 Zn0(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu0(s) ؏= 1,10V 
Zn/Fe
Zn0(s) → Zn2+ (aq) + 2e- ؏= -0,76V
Fe2+(aq) + 2e- → Fe0(s) ؏= -0,45V 
 _______________________________________
Zn0(s) + Fe2+(aq) → Zn2+(aq) + Fe0(s) ؏= 0,36V 
Fe/Cu
Fe0(aq) → Fe2+(s) + 2e- ؏= +0,45V 
Cu2+(aq) + 2e- → Cu0(s) ؏= +0,34V
_______________________________________
Fe0(s) + Cu2+(aq) → Fe2+(aq) + Cu0(s) ؏= +0,77V
Os resultados obtidos por meio da pratica são satisfatórios e muito próximos ao valor teórico, a variação deriva-se de variáveis como temperatura, pressão, vidraria entre outros.
3.2 Questionário de Ácidos duros e moles.
A- Escreva as equações químicas, obtidas nos testes 2 e 3.
Teste 2:
 Mg2+ + S2- → MgS(s)
 Ni2+ + S2- → NiS(s)
 Pb2+ + S2- → PbS(s)
 2 Ag+ + S2- → Ag2S(s)
Teste 3:
Mg2+ + 2 OH- → Mg(OH)2(s)
 Ni2+ + 2 OH- → Ni(OH)2(s)
 Pb2+ + 2 OH- → Pb(OH)2(s)
 
 Ag+ + OH- → AgOH(s)
B- Classifique em ácido duro, mole ou intermediário, os cátions avaliados.
Justifique.
Duros: Li+, Mg2+, Sr2+ e Ba2+.
Intermediários: Ni2+ e Pb2+.
Moles: Ag+ e Hg2+.
Os ácidos duros acima são classificados desta maneira, pois são íons de metais com estado de oxidação alto, com baixa eletronegatividade e tamanho pequeno. Os Intermediários possuem características intermediárias dos ácidos. E por sua vez os ácidos moles são o oposto dos duros, portanto apresentam eletricidade média, baixa oxidação e tamanho grande de seus íons metálicos.
C- Usando o conceito de periodicidade, classifique em ordem crescente de dureza os seguintes ácidos: Ca2+, K+, Co2+, Zn2+, La3+, Ti+, Pt2+.
Ordem Crescente: Zn2+ < Co2+ < Ti+ < Pt2+ < K+ < La3+ < Ca2+.
4. Conclusões
A partir das práticas de laboratório foi possível visualizar o processo que ocorre com a pilha no decorrer do tempo, aprender a elaborar uma pilha no modelo de Daniels e aplicar os conhecimentos de caçulo de potencial da pilha, além de compreender o processo de oxidação e redução frente às mudanças no pH. 
Na pratica de ácidos e bases moles e duros, foi possível classificar cada uma das interações e perceber os conceitos de Pearson em prática, de fato as reações entre duro/duro e mole/mole foram mais eficazes com formação de turvação ou precipitado.
5. Referências Bibliográficas
Classificação de ácidos e bases moles e duras. Disponível em http://zeus.qui.ufmg.br/~quipad/ino/tab/acido/classifica_duro.htm. Acesso em: 18/03/2018
Eletroquímica. Disponível em: http://quimicasemsegredos.com/eletroquimica-pilhas/. Acesso em: 18/03/2018
SHRIVE R , D . F .; ATK INS , P. W. Q uími ca Ino rgâni ca. 3. ed ., Po rto 
Alegre: B ookma n, 2003.