Relatório - Princípio de Le Chatelier

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Instituto de Química
Departamento de Química Inorgânica - Química Geral Experimental B (QUI01161)
Graduação em Farmácia
Professora Roberta
RELATÓRIO DE EXPERIMENTO
Princípio de Le Chatelier
Grazielle Rodrigues (nº 1) e Bárbara Nichele (nº 2)
Grupo 1
Realização do Experimento: 13 de Maio de 2013
Sumário
Introdução									03
Materiais e Reagentes								04
A Experiência									05
	Parte A – Influencia da Temperatura					06
	Parte B – Influencia da concentração de reagentes			08
	Parte C – Influencia do volume de reagentes				10
Cálculos									11
Questionário									12
Resultados e Conclusões							15
Causas de Erros									16
Bibliografia									17 
Introdução
Princípio de Le Chatelier 
Henri Louis Chatelier, nasceu em 8 de outubro de 1850 em Paris, e foi um importante nome da química que contribuiu significativamente para a Termodinâmica, mas ficou conhecido pela descoberta da Lei do Equilíbrio Químico, que recebeu seu nome, passando a ser conhecida como Princípio de Le Chatelier.
O Equilíbrio Químico é a situação em que as proporções entre as quantidades de reagentes e produtos, em determinada reação química, se mantém constante ao longo do tempo. No equilíbrio químico, a velocidade na qual produtos são formados a partir do reagente é igual a velocidade na qual os reagentes são formados a partir dos produtos.
O Princípio de Le Chatelier diz, em seu enunciado: “Se um sistema em equilíbrio é submetido a uma ação externa (adição ou remoção de reagentes ou produtos, alteração de pressão por variação de volume, mudança na temperatura, diluição por aumento de volume), o equilíbrio de deslocará no sentido de contrabalancear e minimizar esta ação.”
Vejamos agora, as causas de perturbação no equilíbrio químico, que serão demonstradas através dos experimentos.
Quando um sistema, em equilíbrio, é submetido a adição de reagentes ou produtos, a reação se deslocará de tal forma a reestabelecer o equilíbrio pelo consumo de parte da substância adicionada. Da mesma maneira, a remoção de uma substancia fará com que a reação se mova no sentido que formar mais daquela substância. No entanto, sua constante de equilíbrio não sofre alteração.
No caso de uma variação de temperatura, ocorre a mudança na constante de equilíbrio (Keq), a medida em que ocorre a mudança da temperatura. Quando a temperatura aumenta, causa um efeito semelhante ao caso de termos adicionado um reagente ou produto, o equilíbrio se desloca no sentido de consumir a “substância” que lhe foi adicionada (ou retirada), que neste caso trata-se do calor. Se aumentarmos a temperatura, o equilíbrio tente a deslocar-se para o sentido endotérmico, para consumir este calor fornecido, e, se diminuirmos a temperatura, o equilíbrio tente a deslocar-se no sentido de liberar o calor, o sentido exotérmico.
Já, no caso de adicionarmos um solvente,neste caso H2O, ao sistema, podemos causar um efeito diluidor, ou seja, diminuiremos a concentração dos reagentes. Neste caso, o equilíbrio tente a se deslocar no sentido de minimizar a diminuição do número de mols por volume, ou seja, se deslocará no sentido de maior número de mols aquosos. 
Neste experimento foram utilizadas estas três influencias para que pudéssemos identificar o deslocamento do equilíbrio, através da alteração de cor das reações.
Material e Reagentes
	Material
	Reagentes
	
	
	06 tubos de ensaio
	Co(NO3)2 0,5 mol/L
	02 copos de Becker de 400 ml
	HCl 12 mol/L
	Vidro de relógio
	NaCl sólido
	Bastão de vidro
	AgNO3 0,2 mol/L
	Espátula de Porcelana
	Co(NO3)2 sólido
	Proveta de 100 ml
	
	Bico de Bunsen
	
	Tripé de Ferro
	
	02 Buretas Graduadas
	
	Tela de Amianto
	
	Equipamento de Proteção
	Jaleco
	Óculos de Segurança
A Experiência
	Inicialmente, dispusemos de 6 tubos de ensaio, numerados de 1 a 6, os quais estavam devidamente limpos e secos. Dentro de cada tubo de ensaio foi posto, inicialmente 2,5 mL de Nitrato de Cobalto (Co(NO3)2) 0,5 mol/L, e a cada tubo de ensaio foi adicionado diferentes quantidades de Ácido Clorídrico concentrado (HCl 12 mol/L) e água destilada, com medidas exatas, utilizamos a bureta graduada, de maneira que todos os frascos contivessem o mesmo volume total de solução, conforme quantidades indicadas na tabela abaixo:
	Tubo
	Volume Co(NO3)2 0,5 mol/L
	Volume 
HCL 12 
mol/L
	Volume 
H2O
	Volume
Total
	1
	2,5 mL
	0
	5,0 mL
	7,5 mL
	2
	2,5 mL
	2,0 mL
	3,0 mL
	7,5 mL
	3
	2,5 mL
	3,0 mL
	2,0 mL
	7,5 mL
	4
	2,5 mL
	3,5 mL
	1,5 mL
	7,5 mL
	5
	2,5 mL
	4,0 mL
	1,0 mL
	7,5 mL
	6
	2,5 mL
	5,0 mL
	0
	7,5 mL
	Ao misturarmos as substâncias, obtivemos em cada tubo de ensaio uma coloração diferente, que se iniciou no rosa claro variando até o azul escuro, conforme imagens:
 Antes da mistura			 Após a mistura
Na tabela abaixo constam as cores e concentrações obtidas após a mistura dos reagentes em cada tubo.
	Tubo
	Cor
	Concentração inicial, mol/L
	
	
	[ Co2+] 
	[ HCL]
	1
	Rosa claro cristalino
	0,16 mol/L
	0
	2
	Rosa médio cristalino
	0,16 mol/L
	3,2 mol/L
	3
	Lilás claro cristalino
	0,16 mol/L
	4,8 mol/L
	4
	Roxo escuto cristalino
	0,16 mol/L
	5,6 mol/L
	5
	Azul escuro cristalino
	0,16 mol/L
	6,4 mol/L
	6
	Azul marinho
	0,16 mol/L
	8 mol/L
A partir destas soluções, foram testadas as influências da temperatura (Parte A), da concentração de reagentes (Parte B) e do volume de reagentes (Parte C), mostradas a seguir.
Parte A
Influência da Temperatura
	Para obsevarmos a influência da temperatura no Equilíbrio Químico, submetemos a substância a um aumento de temperatura, através do aquecimento, e a uma diminuição da temperatura, através do resfriamento.
	Para que pudéssemos observar a alteração na sua coloração, e assim identificar o deslocamento do equilíbrio, primeiramente separamos um tubo de ensaio com a cor intermediária (tubo número 3) e dividimos seu conteúdo em outros dois frascos com medidas aproximadamente iguais.
 
		 Cor intermediária – Padrão		 Divisão da solução padrão
	O tubo nomeado 1ª foi submetido ao aquecimento, utilizamos o tripé de ferro, tela de amianto e bico de Bünsen. Colocamos certa quantidade de água da torneira em um Becker grande para que fosse realizado o aquecimento em banho aria, enquanto o tubo nomeado 2ª foi submetido ao resfriamento, colocamos em um Becker que continha água da torneira e pedras de gelo.
 
			 Tubo 1A 			 Tubo 2A 
	Com o aquecimento do frasco 1ª, houve um deslocamento do equilíbrio no sentido endotérmico da reação, fazendo com que o equilíbrio se deslocasse no sentido de absorver o calor fornecido, deslocando-se no sentido direto, gerando mais produtos (R → P). 
	No resfriamento do frasco 2ª, ocorreu o deslocamento no sentido exotérmico da reação, deslocando o equilíbrio no sentido de liberar o calor fornecido, tendendo ao sentido inverso da reação, gerando assim, mais reagentes (R ← P).
	Na imagem abaixo, podemos observar comparando com o tubo padrão que, o tubo de ensaio 1ª ficou mais claro e o tubo 2ª mais escuro.
Logo após testamos o equilíbrio fazendo um ‘’troca troca’’, ou seja, o tubo de ensaio que havia sido resfriado colocamos em banho Maria e o que estava em banho Maria foi colocado no gelo, assim comprovamos mais uma vez que o equilíbrio deslocou-se conforme o Princípio de Le Chatelier..
Na tabela abaixo, encontra-se um resumo dos resultados encontrados ao final da Parte A deste experimento.
	Tubo
	Padrão
	Aquecido
	Resfriado
	Cor Final
	Lilás
	Roxo escuro
	Rosa Claro
	Deslocamento
	---------------------------
	R → P
	R ←P
Parte B
Influência da concentração de reagentes
Para obsevarmos a influência da concentração de reagentes no Equilíbrio Químico, submetemos a substância a adições de cristais e de uma solução.
Primeiramente, pegamos os tubos de ensaios da parteA ( padrão ,1ª , 2ª ) e com o bastão de vidro auxiliando,misturamos eles em apenas um tubo de ensaio,logo após,dividimos esse único tubo em quatro tubos de ensaios com quantidades iguais. Separamos um como padrão, para compararmos com as cores dos outros, e os demais nomeamos como 1B, 2B , 3B . 
Separação da solução padrão em 4 tubo de ensaio
Logo após, utilizamos a espátula de inox e colocamos no tubo 1B uma quantidade muito pequena de cristais de Co(NO3)2 e misturamos até diluir os cristais. Com esse procedimento pudemos identificar que a coloração, em relação ao tudo com a cor padrão, ficou mais escura.
No tubo de ensaio 2B utilizamos a espátula de inox e colocamos em media quatro cristais de NaCl e misturamos com o bastão de vidro, até diluirmos bem os cristais. Neste tubo a coloração ficou ainda mais escura que o tubo de ensaio padrão, porém mais claro que o tubo 1ª.
Já no tubo de ensaio 3B, adicionamos 3 gotas da solução de AgNO3 . Após misturarmos bem, foi possível observar que a coloração ficou mais clara que a coloração do tubo padrão. 
Logo após, comparamos todos os tubos de ensaios que adicionamos os reagentes (1B, 2B e 3B) com o tubo de ensaio padrão. O tubo 1B ficou com uma coloração roxa escura comparada ao padrão ,no tubo 2B obtivemos uma coloração roxa clara e no tubo 3B obtivemos uma coloração rosa claro. Todos esses foram comparados ao tubo de ensaio padrão que possuía coloração rosa médio (cristalino).
Tubos 1B, 2B e 3B após a dissolução dos reagentes.
Na tabela abaixo, encontra-se um resumo dos resultados obtidos após a realização da Parte B deste experimento.
	
	
	Adição de Co2+
	Adição de Cl⁻
	Adição de AgNo3
	TUBO
	PADRÃO
	1
	2
	3
	COR
	rosa médio
	roxo escura
	roxo claro
	rosa claro
Parte C
Influência do volume dos reagentes
Para obsevarmos a influência do volume dos reagentes no Equilíbrio Químico, submetemos a substância a adições de um solvente, no caso esta experiência H2O.
Primeiramente utilizamos o tubo de ensaio 6 ,que havíamos preparado no início da experiência, onde inicialmente possuíamos 7,5 mL de volume total da solução (imagem 1). Adicionamos 7,5 mL de água destilada no tubo (imagem 2) e observamos a mudança de coloração de azul escuro para rosa claro (imagem 3), como pode ser observado nas fotos abaixo.
			
Imagem 1			imagem 2			imagem 3
Na tabela abaixo, encontra-se um resumo dos resultados obtidos após a realização da Parte C deste experimento.
	Cor original do tubo 06
	Cor do tubo 06 após dobrar o volume
	azul escuro
	rosa claro
Cálculos
Questionário
PARTE A
Escreva a expressão matemática para Keq do equilíbrio estudado.
Co(aq) + 4 Cl⁻(aq) ↔ CoCl42-(aq)
Com base nos resultados obtidos após o resfriamento e aquecimento (parte A), demonstre o que acontece com Keq:
Durante o Aquecimento: Aumentando a temperatura, aumentou Keq, favorecendo o lado endotérmico da reação. Aumenta a concentração de produto, pois quando foi aquecido, o tubo de ensaio ficou azul (R → P)
Durante o Resfriamento: Diminuindo a temperatura, favorece o lado exotérmico da reação, diminui o Keq, pois a concentração de produto diminui, aumentando os reagentes. A comparação é visível no tubo de ensaio pois fica mais rosa
O que os resultados anteriores demonstram quanto ao sentido endotérmico e exotérmico?
Sentido Direto: Endotérmico, pois aumenta a concentração de produtos no aquecimento.
Sentido Inverso: Exotérmico, pois desloca para reagentes, e altera a coloração, ficando rosa, no momento do resfriamento, aumentando a concentração de reagentes.
PARTE B
Diga em que sentido se deslocou o equilíbrio em cada um dos tubo da parte B. Justifique sua resposta. 
Nos tubos 1 e 2, deslocaram se para o lado dos produtos, no sentido direito,fazendo com que cresça o numero de produtos e isso pode ser observado através da coloração mais próxima na reação. No tubo 3 deslocou se para o lado dos reagentes,no sentido inverso,aumentando o numero de reagentes e isso é observado através da coloração que esta bem próxima a padrão neste tubo. 
Explique o que acontece com a concentração de cada espécie (reagentes e produtos) quando um novo equilíbrio é atingido (em relação à concentração antes da perturbação – aumenta ou diminui)
No momento em que adicionamos Co(NO3)2, ele dissocia-se e o Co2+ , aumentando a concentração deste, e reage deslocando o equilíbrio da reação para o lado dos produtos (R → P) fazendo com que a concentração de produtos aumentasse em relação a concentração de reagentes, que diminuiu, pois foi consumido para gerar um novo equilíbrio. Ao adicionarmos NaCl, há uma dissociação, e o Cl⁻ aumenta a concentração deste, e reage da mesma forma deslocando o equilíbrio da reação para o lado dos produtos (R → P), aumentando a concentração de produtos, e diminuindo a de reagentes. No momento da adição de AgNO3, este dissocia-se em 3Ag+ e NO3. O Ag+ liga-se ao Cl⁻ formando AgCl, diminuindo a concentração de Cl⁻, e o NO3 liga-se ao Co2+ formado Co(NO3)2, diminuindo a concentração de Co2+, fazendo com que a reação se desloque no sentido inverso (R ← P), produzindo mais reagentes, para estabelecer um novo equilíbrio.
Justifique a alteração de equilíbrio que ocorre no tubo 3, sabendo que Cl⁻ e Ag+ reagem, segundo a equação:
Ag+ (aq) + Cl⁻(aq) → AgCl(s)
PARTE C
Explique as alterações ocorridas devido ao procedimento na parte C.
Diluimos o volume do tubo de ensaio, por adição de um solvente (água destilada). No início a solução tinha um volume total de 7,5 mL (2,5 mL de Co(NO3)2 + 5,0 mL de HCl) e foi adicionado solvente, de modo que seu volume dobrasse. Com o volume de solução dobrado, o equilíbrio deslocou-se no sentido de maior número de mols aquosos, para minimizar a diminuição no número de mols por volume. R→P
Co2+(aq) + 4Cl⁻(aq) ↔ CoCl42-(aq)
			 05 mols aq 	01 mol aq
Foi determinado experimentalmente que a cor azul do CoCl42- é cerca de 50 vezes mais intensa que a cor rosa do Co2+. Isto significa que o tubo que tem a cor intermediária tem 1/50 do cobalto presente na forma do CoCl42+ e 49/50 presentes na forma de Co 2+. 
Usando a pressuposição acima e os dados de preparação da solução do tubo de cor intermediária, calcule o valor da constante de equilíbrio para a formação do íon complexo CoCl42-.
Cite duas razões para não descartar o resíduo desta experiência na pia.
Os resíduos de Co2+ e Ag+ são muito tóxicos e prejudiciais ao meio ambiente, por isso deve ter o descarte correto em local apropriado para seus insumos. Os resíduos de HCl 12 mol/L é muito concentrado, sendo altamente corrosivo, devendo-se ser descartado em lixo químico apropriado.
Resultados e Conclusões
	Ao final do experimento foi possível observar nos tubos de ensaio como o Princípio de Le Chatelier ocorre, e comprovar que o equilíbrio químico se desloca conforme constatou Chatelier.
	Com esta experiência pudemos visualizar como ocorre o deslocamento do equilíbrio químico com a variação da temperatura, ao colocarmos a solução para aquecer em banho maria, e para esfriar em um copo com água e gelo. O deslocamento do equilíbrio químico deslocou exatamente como o esperado: quando aumentamos a temperatura, deslocou-se para o lado endotérmico, consumindo o calor fornecido; quando diminuímos a temperatura, deslocou-se para o lado exotérmico, liberando o calor que tinha. 
	Também visualizamos o deslocamento do equilíbrio na alteração das concentrações de reagentes. Foi possível observar que, apesar de cada reagente reagir de uma maneira diferente do outro, o resultado final é o mesmo que consta no Princípio de Le Chatelier: O equilíbrio procura estabilizar-se, consumindo a substância que lhe foi fornecida, neste caso, os reagentes.
	E, ainda foi possível identificar o deslocamento do equilíbrio através da variação de volume dos reagentes, onde o equilíbrio deslocou-se de maneira a minimizar aquela “perturbação”. Ou seja, com a adição de mais solvente, o equilíbrio, gerou mais reagente,e a coloração da solução no tubo de ensaio passou de azul marinho, para rosa médio cristalino.
	Em todos os experimentos foi possível observar o equilíbrio se deslocando, devido a sua coloração que, conforme agíamos alterando alguns de seus estados iniciais, como mostramos ao longo deste relatório, a coloração tendia do rosa médio cristalino, ao azul marinho.
Causas de Erros
	No experimento realizado, não ocorreram erros significativos que prejudicassem a exatidão do Princípio de Le Chatelier. Entretanto, erros podem acontecer e prejudicar o resultado final da experiência, influenciando na resposta que obteríamos.
	Um exemplo de uma causa de erro seria um erro nos cálculos das soluções iniciais de HCl. Um erro desta natureza, alteraria a concentração de HCl, e o equilíbrio seria diferente do encontrado devido as concentrações estarem em quantidades diferentes das estipuladas nos cálculos.
	Outro erro que poderia influenciar na realização do experimento é quanto a quantidade de cada reagente colocado nos tubos de ensaio. Como, por exemplo, ao verificar a dosagem de água destilada na bureta, cada tubo tinha sua dose de água. No caso de ocorrer um erro, e colocarmos a quantidade referente ao tubo número 2 (3,0 mL) no tubo número 6 ( 0 mL), o resultado estaria comprometido.
	No entanto, durante a realização do nosso experimento, um fato pode ser uma possível causa de erro. No momento em que utilizamos a bureta para medir a quatidade de água destilada e de Co(NO3)2, a bureta estava vazando. Com isso, não foi possível ser precisa nas quantidades, por mais que tenhamos colocado a quantidade exata, conforme indicado na graduação da burteta. Porém não gerou nenhum grande erro em que não pudéssemos encontrar o resultado desejado na visualização do deslocamento do equilíbrio químico.
Bibliografia
	Apostila da disciplina de Química Geral Experimentoal – B
	Química Geral e reações químicas – John C Kotz, Paul M. Treichel eGabriela C. Weaver, 6º edição, volume 1.