Equilíbrio químico –Principio de Le Chatelier (Parte –I)

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Prática 11- Equilíbrio químico –Principio de Le Chatelier (Parte –I)
Introdução teórica 
O químico francês Henry Louis Le Chatelier (1850-1936) era também engenheiro químico e metalúrgico, e divulgava a relação da química com a indústria. Em 1884, ele enunciou uma generalização (sobre o comportamento de sistemas em equilíbrio ao serem perturbados) que era simples, porém de grande alcance. Ela foi chamada de Princípio de Le Chatelier e pode ser descrita assim:
Esse princípio mostra que quando alteramos um sistema em equilíbrio, ele buscará adquirir um novo estado que anule essa perturbação. Dessa forma, há um deslocamento do equilíbrio, ou seja, uma busca por uma nova situação de equilíbrio, favorecendo um dos sentidos da reação. Se favorecer a reação direta, com formação de mais produto, dizemos que o equilíbrio se deslocou para a direita. Entretanto, é dito que se deslocou para a esquerda se foi favorecida a reação inversa, com formação de reagentes.
 
Existem três fatores que provocam essas alterações, eles são: concentração, pressão e temperatura. Examinemos resumidamente cada um deles:
Concentração:
Se, em uma reação em equilíbrio, com temperatura constante, aumentarmos a concentração de um, ou de todos os reagentes, a reação será deslocada no sentido direto, pois para entrar em um novo equilíbrio o sistema terá que gerar mais produtos. O contrário também ocorre: se aumentarmos a concentração dos produtos a reação se deslocará no sentido inverso, fornecendo mais reagentes.
 
Pressão:
Se aumentarmos a pressão de uma reação gasosa em equilíbrio, sem alterarmos a temperatura, ocorrerá uma contração do volume. Portanto, o equilíbrio se deslocará no sentido do menor volume, ou seja, que possui menos quantidade de matéria em mol. Já se diminuirmos a pressão, o volume dos gases se expandirá, deslocando o equilíbrio no sentido da reação com maior volume (maior número de mol).
  Temperatura:
Aumento da temperatura: o equilíbrio será deslocado no sentido da reação endotérmica (reação que absorve calor).Diminuição da temperatura: o equilíbrio será deslocado no sentido da reação exotérmica (reação que libera calor).
Objetivo 
Verificar a influencia da temperatura e da concentração no deslocamento de um equilíbrio químico. Demonstrar a reversibilidade das reações químicas.
Equipamentos e soluções 
-10 tubos de ensaio;
-Estante;
-Solução aquosa de cloreto de cobalto 0,25 mol/L;
-HCl concentrado;
-Becker com gelo;
-Pipetas;
-Pêras;
-Bico de Bunsen;
-Tela de amianto;
-Pegador de madeira;
-Bastão de vidro;
-Solução de KCl 0,1 mol/L;
-Solução de H2SO4 concentrada;
-KCl sólido;
-Solução AgNO3 0,1 mol/L;
-Água destilada.
Procedimento experimental 
Parte I- Equilíbrio hexaaquocobalto(II)-tetraclorocobaltato(II)
As espécies Co(aq) e CoCl4(aq) apresentam cores contrastantes, logo a intensidade das cores rosa e azul em solução são proporcionais á concentração molar de Co e CoCl4. Então ,quando o sistema for submetido a uma ação externa poder-se-á observar o deslocamento deste equilíbrio.
-Prepare 10 tubos de ensaio limpos e numerados e colocar em todos eles 10 gotas de solução aquosa de cloreto de cobalto 0,25 mol/L. Adicione HCl concentrado á solução fornecida pelo professor até obter cor violeta.
Observação: o tubo 1 será usado como padrão de cor e, por isso,nada mais será adicionado a ele.
-Aqueça em banho-maria a porção do TUBO 2.
-Colocar a porção do TUBO 3 em um banho de gelo (Becker com gelo).
-Inverta os procedimentos acima, isto é, resfriar o TUBO 2 e aquecer o TUBO 3.
-Compare as cores das soluções aquecidas e resfriada com o padrão de comparação, isto é com o TUBO 1, e interprete os resultados em termos de deslocamento de equilíbrio, registrando tudo no quadro abaixo.
	Tubo
	Padrão
	Aquecimento
	Resfriamento
	Cor inicial
	
	
	
	Cor final
	
	
	
Registre no quadro a seguir as alterações (diminuição ou aumento), que aconteceram com as concentrações de cada espécie envolvida no equilíbrio durante o aquecimento e o resfriamento.
	
	Aquecimento
	Resfriamento
	[Co2+]
	
	
	[Cl-]
		
	
	[CoCl42-]
	
	
Agite cuidadosamente com um bastão de vidro,após adicionar gota a gota.
TUBO 4: 5 gotas de solução de KCl 0,1 mol/L
TUBO 5: 5 gotas de solução de KCl 0,1 mol/L e posteriormente, 5 gotas de H2SO4 conc.
TUBO 6 : Alguns cristais de KCl sólido
TUBO 7: Alguns cristais de KCl sólido e posteriormente, 2 gotas de H2SO4 conc.
TUBO 8: 5 gotas de HCl
TUBO 9: 2 gotas de solução AgNO3 0,1 mol/L
TUBO 10: 10 gotas de agua destilada.
Compare as cores das soluções dos tubos 4 a 10 com o padrão (tubo 1) e interprete os resultados em termos de deslocamento de equilíbrio, registrando tudo no quadro abaixo.
	
	
	Cr(aq)
	Cr(aq) + H2SO4
	KCL(s)
	KCL(s) + H2SO4
	HCl
	AgCl(aq)
	H2O
	Tubo
	Padrão
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	Cor
	
	
	
	
	
	
	
	
Registre no quadro abaixo o que aconteceu com a concentração (diminuição ou aumento) de cada espécie, quando um novo equilíbrio foi atingido.
	TUBO
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	[Co2+]
	
	
	
	
	
	
	
	[Cl-]
	
	
	
	
	
	
	
	[CoCl42-]
	
	
	
	
	
	
	
Dados experimentais 
Compare as cores das soluções aquecidas e resfriada com o padrão de comparação, isto é com o TUBO 1,e interprete os resultados em termos de deslocamento de equilíbrio, registrando tudo no quadro abaixo.
	Tubo
	Padrão
	Aquecimento
	Resfriamento
	Cor inicial
	Violeta 
	Azul
	Violeta
	Cor final
	Violeta
	Azul
	Violeta
Registre no quadro a seguir as alterações (diminuição ou aumento), que aconteceram com as concentrações de cada espécie envolvida no equilíbrio durante o aquecimento e o resfriamento.
	
	Aquecimento
	Resfriamento
	[Co2+]
	Diminuição
	Aumento
	[Cl-]
	Diminuição
	Aumento 
	[CoCl42-]
	Aumento
	Diminuição
Compare as cores das soluções dos tubos 4 a 10 com o padrão (tubo 1) e interprete os resultados em termos de deslocamento de equilíbrio, registrando tudo no quadro abaixo.
	
	
	Cr(aq)
	Cr(aq) + H2SO4
	KCL(s)
	KCL(s) + H2SO4
	HCl
	AgCl(aq)
	H2O
	Tubo
	Padrão
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	Cor
	Violeta
	Violeta para rosa
	Violeta para rosa
	Violeta para roxo
	Violeta para roxo escuro
	Azul
	Violeta para rosa
	Violeta para rosa
Registre no quadro abaixo o que aconteceu com a concentração (diminuição ou aumento) de cada espécie, quando um novo equilíbrio foi atingido.
	TUBO
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	[Co2+]
	Aumenta
	Diminui
	Permanece
	Diminui
	Diminui
	Permanece
	Aumenta
	[Cl-]
	Diminui
	Diminui
	Permanece
	Diminui
	Diminui
	Permanece
	Diminui
	[CoCl42-]
	Diminui
	Aumenta
	Permanece
	Aumenta
	Aumenta
	Permanece
	Diminui
Questões 
1. Pesquise e apresente um breve comentário sobre os aspectos toxicológicos e cuidados de manuseio pra cloreto de cobalto.
Informações toxicológicas :
- Toxicidade crônica: Não disponível 
- Principais sintomas: Irritações 
- Efeitos específicos: Não disponível 
- Substâncias que podem causar
 - Interação: Não disponível 
- Aditivos: Não disponível 
- Potenciação: Não disponível 
- Sinergia: Não disponível
Manuseio: 
- Medidas técnicas apropriadas
 - Prevenção da exposição do trabalhador: Utilizar equipamentos de proteção individual para evitar contato com a pele e mucosas. Abrir e manusear as embalagens com cuidado. 
- Prevenção de incêndio e explosão: Não disponível 
- Precauções e orientações para manuseio seguro: Manipular o produto respeitando as regras gerais de segurança
 - Medidas de higiene 
- Apropriadas: Atenção especial deve ser tomada quanto à comida e bebida, mantendo-as distantes de qualquer contaminação, todo o pessoal deve higienizar completamente as mãos antes das refeições.
- Inapropriadas: Não disponível 
- Armazenamento 
- Medidas técnicas 
- Condições adequadas: Manter as embalagens bem fechadas, local seco e limpo. Temperatura ambiente.
- Condições que devem ser evitadas: Não armazenarjunto com materiais incompatíveis 
- Materiais para embalagens 
- Recomendados: Saco de polietileno, frasco de polietileno.
- Inadequados: Não disponível.
2. Escreva a expressão matemática para a constante de equilíbrio (Keq.) estudado acima.
Kp = (PC)c⋅(PD)d
 (PA)a⋅(PB)b  
Onde:
Kp = constante de equilíbrio em função das pressões parciais.
PA= pressão parcial do reagente A em equilíbrio
PB = pressão parcial do reagente B no equilíbrio
PC= pressão parcial do reagente C no equilíbrio
PD = pressão parcial do reagente D no equilíbrio
3. A partir das observações feitas com o aquecimento resfriamento dos Tubos 2 e 3, demonstre o que acontece com a Keq: durante o aquecimento e durante o resfriamento.
A constante de equilíbrio está intimamente ligada com a temperatura, afinal se areação é endotérmica e a temperatura aumentar, assim também a constante. Já se ela for exotérmica, a constante diminuirá com o aumento da temperatura. 
4. A reação direta deste equilíbrio é endotérmica ou exotérmica? Por quê?
Endotérmica, porque a reação absorve energia na forma de calor para acontecer.
5. Diga em que sentido se deslocou o equilíbrio em cada um dos tubos 4 a 10, justificando sua resposta.
Tubo 4 – Deslocamento para a direita, ficando com a coloração azul, devido ao aumento na concentração de Cl.
Tubo 5 – Deslocamento para a direita obteve a cor a azul novamente pelo mesmo motivo do tubo anterior. O ácido apenas agiu como catalisador.
Tubo 6 – Não houve deslocamento.
Tubo 7 – Deslocamento para a direita, coloração azul com a maior liberação de íons Cl-.
Tubo 8 – Deslocamento para a direita, pela liberação dos íons do ácido.
Tubo 9 – Deslocamento para a esquerda
Tubo 10- Deslocamento para a esquerda pela diluição.
6. Explique por que o acido sulfúrico influencia o equilíbrio, apesar de não participar da reação.
O ácido sulfúrico nessa reação atua como um catalisador, não participando da reação, porém influenciando na velocidade da mesma e consequentemente no seu equilíbrio.
7. Explique por que a adição KCl(sólido) afeta mais significantemente o equilíbrio após a adição do acido sulfúrico.
Pois o KCl sólido aumenta a concentração dos íons Cl-, deslocando a reação para a direita aumentando a concentração de CoCl4-2.
8. Por que o acido clorídrico influi, mas a posição de equilíbrio do que KCl sólido e a solução de KCl 0,1 mol/L
Porque ele se dissocia mais, liberando mais íons e consequentemente deslocando mais o equilíbrio do que os outros elementos.
9. Sabendo que Cl- e Ag+ reagem segundo a reação: Ag+ (aq) + Cl- (aq)→AgCl(s), justifique a alteração de equilíbrio que ocorre no tubo 9.
No tubo 9 acontece a formação de precipitado, que é o AgCl insolúvel em água.
10. Explique, através de Keq, as alterações ocorridas pela diluição provocada no tubo 10.
Quando acontece a diluição a concentração diminui e assim também o Keq.
Conclusão 
A partir deste experimento, podemos observar a comparação de cada reação, e observamos também o deslocamento de equilíbrio de cada uma através da mudança de coloração, com a influencia da temperatura. Pois como diz princípio de Le Chatelier, “Se um sistema em equilíbrio é perturbado por uma variação de temperatura, pressão ou concentração de seus componentes, o sistema reagirá de forma contrária à perturbação, tentando amenizá-la o máximo possível”.
Bibliografia 
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/o-principio-le-chatelier.htm