Equilíbrio Químico
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Equilíbrio Químico


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Universidade Federal de Santa Maria
Departamento de F\u301\u131sica
Princ\u301\u131pios de F\u301\u131sico Qu\u301\u131mica A
Equil\u301\u131brio Qu\u301\u131mico
Experimento do Bafo\u302metro
Autores:
Amanda Furlin Renosto
Denilson Bona Junior
Maira Brenner
Conteu\u301do
1 Introduc\u327a\u303o 1
2 Fundamentac\u327a\u303o Teo\u301rica 1
3 O Experimento do Bafo\u302metro 4
4 Conclusa\u303o 8
5 Referencial Bibliogra\u301fico 9
1 Introduc\u327a\u303o
Atrave\u301s da Lei Seca, foi definido que uma pessoa so\u301 estara\u301 embriagada
caso possua 0,6 gramas de a\u301lcool por litro de sangue. O a\u301lcool consumido cai
na corrente sangu\u301\u131nea e passa pelos pulmo\u303es, onde participa de trocas gaso-
sas. Assim sendo, o bafo\u302metro se tornou o principal me\u301todo para identificar
atrave\u301s do ha\u301lito de um motorista a proporc\u327a\u303o de a\u301lcool presente no sangue.
Todos os tipos de bafo\u302metros existentes sa\u303o baseados em reac\u327o\u303es qu\u301\u131micas,
onde os mais comuns utilizam o dicromato de pota\u301ssio na presenc\u327a de etanol
para alterar a cor enquanto outros geram uma corrente ele\u301trica de acordo com
a quantidade de etanol presente no organismo. O experimento realizado tem
como objetivo compreender essas reac\u327o\u303es qu\u301\u131micas, mais especificamente o
equil\u301\u131brio qu\u301\u131mico, que sera\u301 abordado posteriormente, e analisar a mudanc\u327a
de cor do material usado atrave\u301s de um teste utilizando o dicromato de
pota\u301ssio.
2 Fundamentac\u327a\u303o Teo\u301rica
Uma reac\u327a\u303o qu\u301\u131mica atinge o equil\u301\u131brio qu\u301\u131mico quando as velocidades
das reac\u327o\u303es direta e inversa se igualam, e as concentrac\u327o\u303es dos reagentes
e produtos permanecem inalteradas. Uma reac\u327a\u303o na qual essas condic\u327o\u303es
acontecem e\u301 chamada de uma reac\u327a\u303o revers\u301\u131vel, esta reac\u327a\u303o e\u301 representada
por seta inversas, a seta voltada para o lado direito representa a reac\u327a\u303o direta,
que possui uma velocidade v1 e voltada para a esquerda a reac\u327a\u303o inversa com
velocidade v2. Como mostrado abaixo:
Pore\u301m, esse estado de equil\u301\u131brio e\u301 vulnera\u301vel a alguns fatores podem facil-
mente alterar uma dessas velocidades e, consequentemente, modificar as con-
centrac\u327o\u303es de reagentes e produtos, provocando o deslocamento do equil\u301\u131brio.
1
O qu\u301\u131mico france\u302s Henri Louis Le Chatelier foi o responsa\u301vel por elabo-
rar o seguinte princ\u301\u131pio: quando um sistema em equil\u301\u131brio sofre qualquer
perturbac\u327a\u303o externa, o equil\u301\u131brio se desloca no sentido oposto ao da per-
turbac\u327a\u303o, ou seja, no sentido de diminuir os efeitos dela. Essa perturbac\u327a\u303o
externa trata-se da alterac\u327a\u303o das condic\u327o\u303es de pressa\u303o, temperatura e na con-
centrac\u327a\u303o, ou seja, adic\u327a\u303o ou retirada, de uma ou mais substa\u302ncias presentes
no sistema.
Se eu modificar a concentrac\u327a\u303o de um sistema em equil\u301\u131brio, o aumento
na quantidade de qualquer participante, favorece a reac\u327a\u303o que consome esse
participante, logo o equil\u301\u131brio desloca para o lado contra\u301rio e a diminuic\u327a\u303o
de um componente ira\u301 favorecer a reac\u327a\u303o que forma esse componente, deslo-
cando o equil\u301\u131brio para o mesmo lado.
Ja\u301 aumento da temperatura desloca o equil\u301\u131brio no sentido da reac\u327a\u303o que
absorve calor, ou seja, o sentido endote\u301rmico, e a diminuic\u327a\u303o da temperatura
desloca o equil\u301\u131brio no sentido da reac\u327a\u303o que libera calor, seu lado exote\u301rmico.
Por fim o aumento da pressa\u303o produz diminuic\u327a\u303o do volume dos consti-
tuintes gasosos e consequentemente suas concentrac\u327o\u303es aumentam. Logo, se
aumentarmos a pressa\u303o, a\u300 temperatura e massas constantes, o equil\u301\u131brio se
desloca para o sentido onde o nu\u301mero de mole\u301culas gasosas for menor.
Este deslocamento do equil\u301\u131brio qu\u301\u131mico pode ser observado na reac\u327a\u303o
que ocorre em um bafo\u302metro. Ha\u301 mais de um tipo de bafo\u302metro, mas todos
sa\u303o baseados em reac\u327o\u303es qu\u301\u131micas envolvendo o a\u301lcool et\u301\u131lico presente na ba-
forada e um reagente, logo, seu nome mais te\u301cnico seria etilo\u302metro. Os dois
mais comuns utilizam dicromato de pota\u301ssio (que muda de cor na presenc\u327a
do a\u301lcool) e ce\u301lula de combust\u301\u131vel (que gera uma corrente ele\u301trica).
Para o modelo demonstrativo de bafo\u302metro que foi realizado neste ex-
perimento utilizou-se uma mistura so\u301lida de soluc\u327a\u303o aquosa de dicromato
de pota\u301ssio e s\u301\u131lica, umedecida com a\u301cido sulfu\u301rico, que pode ser observada
abaixo:
A detecc\u327a\u303o da embriaguez por esse instrumento e\u301 visual, pois a reac\u327a\u303o
que ocorre e\u301 a oxidac\u327a\u303o de a\u301lcool a alde\u301\u131do e a reduc\u327a\u303o do dicromato a cromo
(III), ou mesmo a cromo (II). A colorac\u327a\u303o inicial e\u301 amarelo-alaranjada, de-
vido ao dicromato, e a final e\u301 verde-azulada, visto ser o cromo (III) verde e
o cromo (II) azul.
2
Esta variac\u327a\u303o na cor que pode ser vista facilmente na s\u301\u131lica utilizada, e\u301
devida ao deslocamento do equil\u301\u131brio qu\u301\u131mico, que envolve, no bafo\u302metro, a
concentrac\u327a\u303o de etanol.
Com a detecc\u327a\u303o de a\u301lcool pelo bafo\u302metro, ou seja, com o aumento na
concentrac\u327a\u303o de etanol, havera\u301 um deslocamento no equil\u301\u131brio qu\u301\u131mico para
o lado oposto da reac\u327a\u303o, desta forma modificando a s\u301\u131lica de amarelo e la-
ranja para azulada ou escurecida, cor dos componentes cromo (II) e cromo
(III) presentes no lado direito.
Desta mesma forma, se na\u303o houver detecc\u327a\u303o de a\u301lcool pelo etilo\u302metro,
ou seja, se houver uma diminuic\u327a\u303o na concentrac\u327a\u303o de etanol, o equil\u301\u131brio
qu\u301\u131mico sera\u301 deslocado para o mesmo lado que este componente, assim po-
deremos perceber que a s\u301\u131lica na\u303o modificara\u301 de cor e permanecera\u301 com as
cores amarelo ou laranja da soluc\u327a\u303o de dicromato de pota\u301ssio, presente do
lado esquerdo da reac\u327a\u303o.
Os bafo\u302metros que utilizam deste princ\u301\u131pio sa\u303o chamados bafo\u302metros des-
carta\u301veis, como pode-se visualizar abaixo:
3
3 O Experimento do Bafo\u302metro
Tendo como objetivo demonstrar de uma maneira simples os princ\u301\u131pios
qu\u301\u131micos do funcionamento dos bafo\u302metros utilizados pela pol\u301\u131cia federal, foi
realizado o experimento mostrado a seguir.
Inicialmente, foi preparada uma soluc\u327a\u303o de dicromato de pota\u301ssio com
a\u301cido sulfu\u301rico. Apo\u301s, foram preparadas quatro mangueiras de mesmo ta-
manho e foram cortados alguns gizes em tamanhos adequados para que cou-
bessem no interior da mangueira. Cerca de dois cent\u301\u131metros das mangueiras
foram preenchidos com algodo\u303es.
Figura 1: Giz e soluc\u327a\u303o
Fonte: do autor
Em seguida banhou-se os pedac\u327os de giz na soluc\u327a\u303o, pore\u301m sem encharca\u301-
los e enta\u303o estes foram inseridos nas mangueiras, acima do algoda\u303o.
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Figura 2: Giz sendo banhado na soluc\u327a\u303o soluc\u327a\u303o
Fonte: do autor
Foram separados quatro balo\u303es de diferentes cores, em 3 deles foram co-
locados 1,5 ml de tre\u302s bebidas alcoo\u301licas diferentes: vinho, cerveja e cachac\u327a.
O bala\u303o restante foi usado como controle.
Figura 3: Balo\u303es com a respectiva bebida alcoo\u301lica
Fonte: do autor
Os balo\u303es foram enchidos com a mesma quantidade de ar e enta\u303o presos a\u300
uma das extremidades da mangueira, a outra extremidade foi tampada para
impedir a passagem de ar.
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Figura 4: Balo\u303es inflados
Fonte: do autor
Na seque\u302ncia, a extremidade do bala\u303o foi liberada e o ar comec\u327ou a passar
pela mangueira, alterando a cor do giz que estava nela. Quanto maior o teor
alcoo\u301lico da bebida dentro do bala\u303o, mais a cor deveria mudar, atingindo
um tom acinzentado. As imagens a seguir sa\u303o referentes ao resultado do
experimento e esta\u303o organizadas da mais para a menos acinzentada. Como
ja\u301 era esperado, a cachac\u327a foi a que mais houve a mudanc\u327a de cor, sendo a
mais acinzentada, seguida do vinho e por fim da cerveja.
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Figura 5: Mudanc\u327a de cor nos gizes
Fonte: do autor
Ao contra\u301rio do bafo\u302metro oficial, que indica com precisa\u303o a quantidade
de a\u301lcool no sangue, correlacionando quanto de a\u301lcool esta\u301 presente no ar
exalado dos pulmo\u303es com o a\u301lcool contido no sangue da pessoa analisada, o
experimento realizado apenas permite visualmente notar a mudanc\u327a de cor
do material (giz), sendo proporcional ao teor alcoo\u301lico no ar exalado dos
balo\u303es. Mas quimicamente falando, o que ocorre nesse processo?
O experimento esta\u301 baseado nas reac\u327o\u303es de oxirreduc\u327a\u303o, em que a formac\u327a\u303o
de produtos esta\u301 vinculada a uma transfere\u302ncia de ele\u301trons entre determina-
dos a\u301tomos ou \u131\u301ons das