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UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA EQUILÍBRIO QUÍMICO Alunos: Alessandro Granato Cristiane Carneiro Douglas Fernandes Polo Química Ead JF Tutores: Simone e Regina Professora: Mônica Araújo Juiz de Fora 22 de Abril de 2019 1- Objetivo: Estudar sistemas em equilíbrio químico, verificar experimentalmente o princípio de Le Châtelier. Nosso relatório consta em análises macroscópicas e investigativas das reações químicas reconhecendo as espécies participantes, propriedades químicas, temperaturas, concentrações e velocidades de processos diretos e indiretos estabelecendo um equilíbrio químicos nas reações. 2- Introdução O processo pelo qual espécies químicas transformam-se em outras diferentes é que se chama de reação química. As espécies originais são chamadas reagentes e as que resultam após a reação são os produtos. As reações químicas podem ser reversíveis, podendo ocorrer num sentido direto e inverso, dependendo de algumas condições. A situação de equilíbrio químico é atingida por um sistema reversível em reação quando em consequência da igualdade das velocidades da reação direta e inversa, suas propriedades macroscópicas permanecem constantes. Em muitas reações químicas há desprendimento de calor e são classificadas como reações exotérmicas. Quando o calor é absorvido, a reação é endotérmica. 3 Materiais utilizados Geral: -Tubos de Ensaio (4); - Suporte para tubos de ensaio (1); -Pinça de Madeira (1); - Pipeta Graduada de 10mL (4); - Proveta de 5ml (1); - Béquer de 50ml (4), 100ml (1) e de 250ml (1) - Conjunto para aquecimento (tripé, bico de Bunsen, tela de amianto, fósforos) (1) - Conta-gotas (1) - Lenço de pano branco (1) 3.1 - Reagentes e Indicadores: Soluções aquosas de: - K2CrO4 - 0,05mol L-1 (2mL) - K2Cr2O7 – 0,05mol L-1 (8mL) - HCl – 1,0 mol L-1 (5mL) - HCl concentrado (2mL) - NaOH 1,0 mol L-1 (10 mL) - BaCl2 0,2 mol L-1 (2mL) - Solução de amônia 0,5 mol L-1 (2mL) - Solução alcoólica de fenolftaleína (1%) - Papel de Tornassol Indicador azul e vermelho EXPERIMENTO 1: Em um tubo de ensaio adicione 2mL de água destilada, uma gota das soluções de amônia e uma gota de solução alcoólica de fenolftaleína (1%), anotando os resultados observados. EXPERIMENTO 2: Adicione agora gota a gota, 15 gotas de solução de cloreto de amônio à solução formada no experimento 1. Anote os resultados. EXPERIMENTO 3: Em um tubo de ensaio adicione 2mL de água, 3 gotas da solução de amônia e uma gota de fenolftaleína (1%). Despeje esta solução sobre um pano branco e agite-o ao ar por cerca de 5 minutos. Observe os resultados e anote-os, sistematizando as observações feitas, utilizando a sequência de argumentos químicos. EXPERIMENTO 4: Em um béquer de 100mL adicione 50mL de água destilada, duas gotas de solução alcoólica de fenolftaleína (1%) e gotas de solução de amônia de modo a obter uma solução rósea. Colete cerca de 2mL desta solução em um tubo de ensaio e aqueça-o levemente `a chama de um bico de gás. Observe o efeito produzido pelo aquecimento na coloração original da solução, anotando os resultados observados. EXEPRIMENTO 5: Em um suporte de tubos, colocar dois tubos de ensaio contendo em cada 2mL de k2Cr2O7 (solução laranja) e um tubo de ensaio contendo 2mL de K2CrO4 (solução amarela). EXPERIMENTO 6: No tubo de ensaio contendo K2CrO4 (solução amarela), adicione 4 gotas de solução de BaCl2. Agite a solução formada e observe se há a formação de um precipitado. Anote todas as variações ocorridas que consiga perceber. Repita o mesmo procedimento acima, mas usando agora a solução do outro tubo de ensaio contendo K2Cr2O7, registre as observações feitas. RESULTADOS: 1 - Experimento 1 - a) Materiais e reagentes: - Suporte para tubos de ensaio - Proveta de 5mL - Água destilada 2mL - Solução de amônia 0,5mL - Solução alcoólica de fenolftaleína (1%) As espécies químicas presentes são: - Uma solução aquosa de amônia – NH4OH - Uma solução alcoólica de fenolftaleína – C20H14O4 b) Procedimentos: Primeiro coloca a água destilada acrescenta a solução de amônia (uma cor esbranquiçada), logo depois adiciona a fenolftaleína (1%) resultando numa coloração rósea. c) Resultados: NH4OH(aq) ⇌ NH3(g) + H2O(l) A solução de fenolftaleína em meio básico fica com a cor rosa forte. Fotos: Antes: Depois: EXPERIMENTO 2 a) Materiais e reagentes: - Adicionando 15 gotas de cloreto de amônio 2,0 mol/L a solução do experimento 1. - Tubos de ensaio - Suporte para tubos de ensaios - Pinça de madeira - Bico de Bunsen b) Procedimentos e resultados: - A solução rósea ao ser adicionado 15 gotas de cloreto de amônio a solução a ficou transparente “incolor”. NH4Cl(aq) ⇌ NH3(g) + HCl(l) - O Cloreto de amônio dissolvido em água forma uma solução ácida sim. - O que foi sugerido nesse experimento foi aquecer a substância do bico de Bunsen. - A amônia evapora e solução fica transparente novamente. NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH-(aq) ; ∆𝐻 < 0 - O princípio de Le Châtelier fica descrito nesse processo químico, pois com o aumento da temperatura desloca-se o equilíbrio no sentido da reação endotérmica, ou seja, no sentido inverso para consumir a energia térmica fornecida. EXPERIMENTO 3: a) Materiais e reagentes: - Tubos de ensaio - Suporte para tubos de ensaio - água destilada 2mL - Solução de amônio 2,0 mol/L - Solução de fenolftaleína (1%) b) procedimentos: - Colocamos no tubo de ensaio a água, amônio e fenolftaleína ficando uma substância rósea líquida (espécies químicas presentes na solução de forma líquida). - Colocando essa substância rósea num pano branco ao agitá-lo por 5 minutos, a coloração rosa forte vai diminuindo ficando rosa claro até ficar totalmente branco (porque a substância rosa passa da forma líquida para gasosa). c) Resultados: O resultado que obtivemos é porque se trata de um sistema aberto e a amônia é uma substância volátil, desse modo a concentração de NH3 diminui e o equilíbrio foi deslocado no sentido inverso, até que todo NH4OH fosse consumido e restasse apenas a água. NH3(aq) + H2O ⇌ NH4+(aq) + OH-(aq); ∆𝐻 < 0 EXPERIMENTO 4 a) Materiais e reagentes: - 1 béquer de 100mL - Água destilada de 50mL - Solução alcoólica de fenolftaleína (1%) - Solução de amônia 2mol/L - 2mL dessa solução no tubo de ensaio - Bico de Bunsen - Pinça de madeira - Banho de gelo b) Procedimentos: - Ao aquecer substância rósea forte do tubo de ensaio a cor rosa vai clareando até desaparecer, ao resfriarmos essa solução que estava transparente em banho de gelo a cor rosa vai aparecendo lentamente de novo. - Pelo Princípio de Le Châtelier a reação da amônia com a água é um processo exotérmico, e a reação inversa é um processo endotérmico, nessas duas o equilíbrio químico é restabelecido. c) Resultados: Quando aquecemos o tubo com a substância rósea ocorre a evaporação da amônia, transformando-se em uma substância transparente. Ao colocarmos ela em banho de gelo ocorre uma queda da temperatura voltando a cor rosa mais claro, pois a concentração de amônia na solução não é mais como a anterior da equação (reagentes).NH4(aq) + OH-(aq) ⇌ NH3(g) + H2O; ∆> 0 EXPERIMENTO 5 a) Materiais e reagentes: - Suporte de tubos - Tubos de ensaios 2 - Dicromato de potássio K2Cr2O7 (solução laranja) – 2mL - Cromato de Potássio K2Cr2O4 (solução amarela) – 2mL - NaOH – 0,5mL - HCL – 1,0 mol/L b) Procedimentos: 1° tubo: - Dicromato de potássio K2Cr2O7 – 2mL - Adicionar NaOH – 0,5mL 2° tubo: - Adicionar a solução anterior – 2,0mL de HCL c) Resultados: No 1° ocorre a transformação da cor laranja para amarela (K2Cr2O7 - solução de cor alaranjada - verificou-se que ao adicionar NaOH a solução se tornou amarela. 2CrO4(aq)- + 2H(aq)- ⇌ Cr2O7(aq)-2 + H2O(l) Já no 2° tubo utilizando a substância anterior adicionando 2,0mL de HCl voltou para a coloração laranja. Esse fato se deve ao acréscimo de íons H+ deslocando o equilíbrio no sentido direto de modo a consumir esses íons acrescentados, obtendo sim maior quantidade de Cr2O7-2 (responsável pela cor laranja da solução) e H2O. Cr2O7(aq)-2 + 2OH- ⇌ 2CrO4(aq)-2 + H2O(l) EXPERIMENTO 6 a) Materiais e reagentes: - Tubo de ensaio – 2 - K2CrO4 – 0,05mol/L - BaCl2 – 0,2 mol/L b) Procedimentos: - Tubo de ensaio 1: contendo K2CrO4 (amarelo) adicione 4 gotas BaCl2 - Tudo de ensaio 2: contendo K2Cr2O7 (laranja) adicione 4 gotas BaCl2 Resultados: Tubo de ensaio 1: Nesse tubo contendo K2CrO 4 4 gotas de solução de BaCl2 foram adicionadas ocasionando o aparecimento de um precipitado amarelo. BaCl2(aq) + k2CrO4 ⇌ 2KCl(aq) + BaCrO4(s) Tudo de ensaio 2: Contendo K2Cr2O7 4 gotas de solução de BaCl2 adicionadas ocasionando o aparecimento de um pouco de precipitado amarelo. BaCl2(aq) + K2Cr2O7 ⇌ 2KCl + BaCr2O7 Conclusão Foi possível compreender o conceito de equilíbrio químico através da aula prática realizada comprovando o princípio de Le Châtelier. Descrevendo as alterações que um equilíbrio químico sofre em resposta a modificações nas concentrações de uma ou mais espécies químicas presentes e com as variações na temperatura e pressão externa aplicada ao sistema. Bibliografia - RUSSEL, John Blair. Química Geral Volume 1 - 2° Edição. São Paulo, 1994. - Passos, Bernadette de Fátima Trigo, Helmith Guido Luna Siebald - Química Geral Experimental – Belo Horizonte; Editora UFMG, 2007. - Apostila de Química Geral Experimental - 2007 UFMG.