Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Apostila de apoio para alunos de ensino médio e técnico – Volume 1 Emerson A. J. Gonçalves – Graduação em química pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG Capítulo 8 O capítulo 8 desse livro é uma continuidade do capítulo 7, porém aqui aprenderemos a dar nome as reações, identificar quais tipos de reações, e no capítulo 9 aprenderemos a relação de massa entre as espécies químicas e começaremos a ver os cálculos estequiométricos e o mol. 8.1 – Reações químicas Reações químicas é a transformação da matéria em outro constituinte diferente do de origem. Em outras palavras seria o mesmo de juntarmos farinha, ovo e leite para formar um bolo. Alguns fatores evidenciam a ocorrência de uma reação química e são eles. Mudança de sabor (como eu disse NUNCA experimente nada em laboratório) Mudança de cor (nem sempre a mudança de cor evidência reação química mas na maioria dos casos pode representar) Desprendimento de gás Formação de precipitado Ocorrência de luz Explosão Embora essas sejam as principais ocorrências de reações químicas elas não são as únicas. Uma reação química também é chamada de fenômeno químico e a maneira a qual a descrevemos é chamada de equações químicas. Exemplo de reação química: HCl + NaOH → NaCl + H2O Reagente Produto Vamos ler essa equação de maneira química (técnico em química precisa dominar esse conceito). “ácido clorídrico” reage (+) com “hidróxido de sódio produzindo” (→) “cloreto de sódio” e (+) “água” Observem que a partir de agora as setas, os símbolos de + e quem ta antes e depois da seta ganhou nome, ou seja: +: reage →: produzindo Reagente: tudo que está antes da seta Produto: tudo que está depois da seta Então galera sabemos que toda reação química ela tem nome, sentido e que cada componente da equação tem um significado químico. A partir de agora iremos aprender a classificar cada reação quanto ao seu tipo e saber quando ela vai ocorrer. Apostila de apoio para alunos de ensino médio e técnico – Volume 1 Emerson A. J. Gonçalves – Graduação em química pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG 8.1.1 – Classificação da reação química quanto ao tipo A partir dessa seção aprenderemos a classificar as reações químicas quanto ao seu tipo, ou seja, daremos um nome ou identificação quanto a cada uma delas. 8.1.1.1 – Reações de adição É a reação aonde dois ou mais componentes reagem para formar apenas 1 composto. A + B → C Aonde C sempre é COMPOSTO!!! Exemplo 1: H2 + N2 → NH3 Exemplo 2: H2O + N2O5 → HNO3 8.1.1.2 – Reações de decomposição É a reação aonde um composto se decompõe (se desfaz) para originar dois ou mais compostos. A → B + C Aonde A sempre é COMPOSTO!!! Exemplo 1: NH4OH → NH3 + H2O Exemplo 2: CaCO3 → CaO + CO2 8.1.1.3 – Reações de simples troca ou deslocamento É a reação aonde um material simples se une a um composto e um composto abandona um de seus grupos originando uma espécie simples. A + BC → B + AC Reagente: A simples e BC composto Produto: B simples e AC composto Exemplo 1: Zn + H2SO4 → H2 + H2SO4 Exemplo 2: Fe + Cu(CN)2 → Cu + Fe(CN)2 8.1.1.4 – Reações de dupla troca É a reação aonde todas as espécies químicas são compostas e cada uma troca uma espécie sua com a espécie da outra. AB + CD → AD + CB Exemplo 1: NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl Exemplo 2: Al2(SO4)3 + Ca(OH)2 → Al(OH)3 + CaSO4 Apostila de apoio para alunos de ensino médio e técnico – Volume 1 Emerson A. J. Gonçalves – Graduação em química pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG 8.1.2 – Balanceamento de equações – tentativas e erros Bom galera, muita gente é traumatizada no ensino médio quando o assunto é balanceamento de equações químicas, as vezes porque o professor não sabe explicar direito, ou porque começa a envolver número e por ai adiante. Prometo que tentarei ser o mais claro possível nessa explicação e tentarei mostrar de uma maneira bem simples sobre a importância dessa seção. Considerem a reação de decomposição da água!!! H2O → H2 + O2 Agora vamos representar esse mesmo modelo de acordo com o modelo atômico de Dalton (quem tiver dúvida quanto a esse modelo reveja o capítulo 3). - átomo de oxigênio → + - átomo de hidrogênio Aonde está o outro oxigênio???? Observem que se a reação for representada dessa maneira a gente não consegue produzir oxigênio. Que tal então colocarmos mais uma molécula de água???? Ficara assim então: + Notem que com duas moléculas de água eu consegui formar o oxigênio!!! Agora vamos representar isso em forma de equação? A como eu faço isso? Bem vejamos!! Eu tenho duas moléculas de água, duas de hidrogênio e uma de oxigênio. Hummm entendi!!! Agora vamos só colocar um número “grandão” em frente às espécies para representar a quantidade que se tem em cada uma. 2H2O → 2H2 + 1O2 mas quando for 1 ele não precisa ser representado ficando então 2H2O → 2H2 + O2 Mas agora eu deixo uma pergunta. E quando a reação for grandona tipo Al2(SO4)3 + Ca(OH)2 → Al(OH)3 + CaSO4 o que fazer? Bom no caso da água foi fácil porque era uma molécula pequena agora se fosse uma molécula grande? Nesse caso teremos que apelar para algo mais forte, algo que facilite nosso trabalho, partiremos para o MACHO!! Apostila de apoio para alunos de ensino médio e técnico – Volume 1 Emerson A. J. Gonçalves – Graduação em química pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG Calma pessoal sem pensar maldade do professor, quando eu me refiro ao macho estou falando de um macete que facilita bastante no métodos de tentativas e erros, então vamos ver um passo a passo, mas antes uma pergunta. O que é o MACHO? M – Metais A – Ametais C – Carbono H – Hidrogênio O – Oxigênio Agora que sabemos o que é macho vamos ver um passo a passo! Exemplo: Faça o balanceamento da equação abaixo: Na2CO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 1° Passo: escolhemos a molécula com a maior quantidade de átomos e atribuiremos o coeficiente estequiométrico (o número grandão na frente da molécula) de 1. 1. Na = 1 x 2 = 2 átomos 2. C = 1 átomo 3. O = 1 x 3 = 3 átomos ∑ = 3 + 2 + 1 = 6 átomos na molécula de Na2CO3 2° Passo: Damos a essa molécula o coeficiente 1. 1Na2CO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 3° Passo: Após termos feito isso tentaremos ajustar as outras moléculas pelo método de tentativas e erros, sendo que a quantidade de átomos que tiver no reagente é necessária que tenha também no produto. 1Na2CO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 1 x 2 átomos de sódio no reagente. Precisamos de 2 átomos de sódio no produto logo basta apenas colocarmos um coeficiente 2 em frente o átomo de sódio no lado dos produtos. 1Na2CO3 + HCl 2NaCl + H2O + CO2 1 x 2 átomos de sódio nos reagentes = 2 x 1 átomos de sódio no produto. Meu metal está balanceado. 4° Passo: Verificarmos se tem mais algum metal na espécie. Caso não tenha procuraremos os ametais diferentes de C e O para tentarmos fazer o seu balanceamento. Apostila de apoio para alunos de ensino médio e técnico – Volume 1 Emerson A. J. Gonçalves – Graduação em química pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG Observem que nessa equação nos temos um ametal que é o Cl então vamos fazer o balanceamento dele. 1Na2CO3 + HCl 2NaCl + H2O + CO2 1 x 1 átomo de cloro no reagente e 2 x 1 átomo de cloro no produto. Observem que temos mais átomos de cloro no produto, então como ele está em maior quantidade no produto vamos tentar ajustar com quem está no reagente, ou seja colocaremos o coeficiente estequiométrico 2 na molécula de HCl nos reagentes. 1Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2 2 x 1átomo de cloro no reagente = 2 x 1 átomo de cloro no produto. Então nossos ametais estão balanceados. 5° Passo: Verificarmos se tem mais algum ametal na espécie. Caso não tenha procuraremos balancear os C da reação. 1Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2 1 x 1 átomo de carbono no produto = 1 x 1 átomo de carbono no reagente, logo não é necessário fazer nenhum ajuste nos átomos de carbono. 6° Passo: Como todos os C estão balanceados procuraremos fazer o balanceamento dos hidrogênios. 1Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2 2 x 1 átomo de hidrogênio = 1 x 2 átomos de hidrogênio. Como ambos possuem a mesma quantidade de hidrogênio não é necessário mexer nele. 7° Passo: Por fim ajustaremos a quantidade de oxigênio. 3 átomos de oxigênio no reagente = 1 x 1 + 1 x 2 átomos de oxigênio no produto, portanto não é necessário mexer nele. Logo com isso temos nossa equação balanceada da seguinte maneira. 1Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2 Bom pessoal é de extrema, mas de extrema importância saber balanceamento de reações químicas. Eu vou fazer o balanceamento com vocês, mas vou deixar muitos para fazerem sozinhos nos exercícios de revisão, pois até o final do volume 2 e talvez em alguns pedaços do volume 3 teremos que saber balancear naturalmente. Apostila de apoio para alunos de ensino médio e técnico – Volume 1 Emerson A. J. Gonçalves – Graduação em química pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG Antes de fazermos exercícios vamos ver alguns balanceamentos em que o coeficiente estequiométrico nem sempre é inteiro. Exemplo: Faça o balanceamento da equação abaixo: H2O → H2 + O2 1° Passo: identificar a molécula maior e atribuir o coeficiente estequiométrico 1. 1H2O → H2 + O2 2° Passo: usar o macho. 1H2O → 1H2 + ?O2 Fazendo isso como descobriremos a quantidade de oxigênio presente? Se olharmos para o reagente vemos que temos um oxigênio e se olharmos para o produto veremos que temos dois oxigênios e como no número menor não se mexe basta apenas usarmos uma fração aonde no numerador se repete o número da molécula grande e no denominador o do átomo isolado. 1H2O → 1H2 + O2 Temos nossa molécula balanceada. - Exercício 8.1 – Em cada caso abaixo faça o balanceamento das equações químicas indicando a classificação das reações. a) Na2CO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 b) C6H12O6 C2H6O + CO2 c) Na + KNO3 Na2O + K2O + N2 d) Ni(CO)4 Ni + CO Respostas: a) Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2 – reação de dupla troca e decomposição b) C6H12O6 2C2H6O + 2CO2 – reação de decomposição c) 8Na + 2KNO3 4Na2O + K2O + N2 – reação de simples troca d) Ni(CO)4 Ni + 4CO – reação de decomposição - Exercício 8.2 – Faça o balanceamento da equação abaixo com o menor coeficiente inteiro possível e faça seu balanceamento. H2O → H2 + O2 Resposta: 2H2O → 2H2 + 1O2 Reagente produto Apostila de apoio para alunos de ensino médio e técnico – Volume 1 Emerson A. J. Gonçalves – Graduação em química pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG 8.1.3 – Reações de metais em meio ácido ou água Alguns metais tem a capacidade de reagir em meios ácidos ou até mesmo com água. Os metais da família 1A e 2A reagem violentamente com a água liberando H2(g) e algumas espécies reagem com ácidos produzindo H2(g) e um material composto. Vejamos alguns exemplos: Reação de metal alcalino em água: 2Na(s) + 2H2O (l) → 2NaOH(aq) + 1H2(g)↑ Vejam houve uma reação de simples troca com o desprendimento de hidrogênio. Reação de metal em meio ácido. Zn(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2(g)↑ Vejam que houve uma reação de simples troca com desprendimento de hidrogênio. 8.1.4 – Reações de combustão Toda reação de combustão precisa de um “comburente” junto com o “combustível” para ocorrer. Então vamos tentar entender o que é cada um desses nomes citados. Combustível: substância que sofre queima em uma reação de combustão. Comburente: que faz a reação de combustão continuar ocorrendo. Quando não é falado qual é o comburente fica pré entendido que é o oxigênio. Uma reação de combustão geralmente acontece em compostos orgânicos (como ainda não foi explicado ainda sobre compostos orgânicos consideraremos que toda combustão será feita com material orgânico) e ela pode ser classificada como completa ou incompleta. 1) Combustão completa: Tem como produto CO2(g) e H2O(v). 2) Combustão incompleta: Tem como produto CO(g) e H2O(v) ou C(s) e H2O(v). Quando a combustão for incompleta será falada no enunciado da questão, agora quando não for citado nada será considerada como uma combustão completa. Reações incompletas com formação de carbono sólido ou fuligem será quando tiver fumaça preta na combustão, reações incompleta sem formação de fuligem terá a chama amarela e a reação completa terá a chama azul. Apostila de apoio para alunos de ensino médio e técnico – Volume 1 Emerson A. J. Gonçalves – Graduação em química pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG - Exercício 8.3 – Equacione o fenômeno entre um elemento do segundo período da tabela periódica localizado na família 1A reagindo com água. Faça o balanceamento da equação. Resposta: 2K(s) + 2H2O(l) → 2KOH(aq) +1 H2(g)↑ - Exercício 8.4 – O que aconteceria no produto caso fosse colocado um papel de tornassol vermelho? Explique o porquê isso acontece. Resposta: O papel de tornassol vermelho ficaria azul, isso porque após a reação o meio se torna básico devido a formação de hidróxido de potássio em solução. - Exercício 8.5 – (UFMG-2001) – Escreva a reação química balanceada entre as espécies HCl e NaOH. Coloque todos os estados físicos envolvidos. Resposta: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) - Exercício 8.6 – (UFMG-2012-adaptada) – Na mistura de 1% de SO2, que também é nocivo ao meio ambiente, mas não implica maiores riscos devido à sua baixa concentração na mistura. Esse gás pode se transformar em SO3, que, ao se combinar com a água presente na atmosfera, gera um produto que contribui para o aumento da acidez na chuva. a) Escreva a equação química completa e balanceada da transformação de SO3, gasoso no produto que contribui para acidez na chuva. b) O que aconteceria se fossem adicionadas algumas gotas de fenolftaleína em uma amostra d’água dessa chuva? E se fosse colocado uma fita de pH quais seriam os possíveis valores que talvez seriam encontrados? “La na prova original o autor não destacava em negrito o ‘completa e balanceada’, mas eu resolvi fazer dessa maneira para chamar a atenção do aluno que um detalhe na prova do vestibular pode fazer toda diferença e que se esse detalhe não for observado pode gerar uma eliminação por poucos pontos”. Resposta: a) Equação 1: 1SO2(g) + ½O2(g) → 1SO3(g) Equação 2: 1SO3(g) + 1H2O(l) → 1H2SO4(l) b) Se fosse adicionado algumas gotas de fenolftaleína a amostra continuaria incolor e quando a fita de pH fosse colocada todos os valores abaixo de 7 poderia ser determinado. Apostila de apoio para alunos de ensino médio e técnico – Volume 1 Emerson A. J. Gonçalves – Graduação em química pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG - EXERCÍCIOS DE REVISÃO CAPÍTULO 8 (ATÉ AQUI PARTE DA MATÉRIA DA QUINTA PROVA) – (Não há resolução desses exercícios) !!! - Exercício R.1 – (ENEM)- Suponha que um agricultor esteja interessado em fazer um plantio de girassóis. Procurando informações ele leu a seguinte reportagem: Solo ácido não favorece o plantio Alguns cuidados devem ser tomados por quem decide iniciar o cultivo de girassol. A oleaginosa deve ser plantada em solos descompactados, com pH acima de 5,2 (que indica menor acidez em terra). Conforme as recomendações da Embrapa, o agricultor deve colocar, por hectare, 40Kg a 60Kg de nitrogênio, 40Kg a 80Kg de potássio e 40Kg a 80Kg de fósforo. O pH do solo, na região do agricultor, é de 4,2 então ele precisarafazer a “calagem”. (Folha de S. Paulo, 25/09/1996). Suponha que o agricultor vai fazer a calagem (aumento do pH do solo) por adição de cal virgem (CaO). De maneira simplificada, a diminuição da acidez se dá pela interação da cal virgem com a água presente no solo, gerando hidróxido de cálcio – Ca(OH)2, que reagem com os íons H + (dos ácidos), ocorrendo, então a formação de água e deixando os íons Ca 2+ no solo. Considere as seguintes equações. I. CaO + 2H2O → Ca(OH)3 II. CaO + H2O → Ca(OH)2 III. Ca(OH)2 + 2H + → Ca 2+ + 2H2O IV. Ca(OH)2 + H + → CaO + H2O O processo de calagem descrito acima pode ser representado por: a) I e II b) I e IV c) II e III d) II e IV e) III e IV - Exercício R.2 – Faça o balanceamento das equações químicas abaixo e em seguida indique quais reações elas pertencem (síntese, decomposição, combustão, etc). a) C2H6O + O2 CO2 + H2O b) Na2CO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 c) C6H12O6 C2H6O + CO2 d) C4H10 + O2 CO2 + O2 e) FeCl3 + Na2CO3 Fe2(CO3)3 + NaCl f) NH4Cl + Ba(OH)2 BaCl2 + NH3 + H2O g) Ca(OH)2 + H3PO4 Ca3(PO4)2 + H2O h) Fe2CO3 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + H2O + CO2 i) Na2O + (NH4)2SO4 Na2SO4 + H2O + NH3 Apostila de apoio para alunos de ensino médio e técnico – Volume 1 Emerson A. J. Gonçalves – Graduação em química pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG j) FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2 k) NH3 + O2 NO + H2O l) KMnO4 + H2SO4 Mn2O7 + K2SO4 + H2O m) CS2 + O2 CO2 + SO2 n) H3PO4 + CaO Ca3(PO4)2 + H2O o) Na2CO3 + H3PO4 Na3PO4 + H2O + CO2 p) KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 q) Na + KNO3 Na2O + K2O + N2 r) Ni(CO)4 Ni + CO s) CaC2 + H2O C2H2 + CaO - Exercício R.3 – (ENEM) – A água do mar pode ser fonte de minerais utilizados pelo ser humano, como exemplificado no esquema abaixo: Os materiais I, II, III e IV existe como principal constituintes ativos de produtos de uso rotineiro. A alternativa que associa corretamente água sanitária, fermento em pó, e solução fisiológica com os materiais obtidos em água do mar é: Água sanitária fermento em pó solução fisiológica A II III IV B III I IV C III IV I D II III I E I IV III Se for necessário consulte a internet para olhar as formulas químicas dos compostos de I a IV. - Exercício R.4 – Faça o balanceamento da equação química KI(s) + Pb(NO3)2(s) → KNO3(s) + PbI2(s). Apostila de apoio para alunos de ensino médio e técnico – Volume 1 Emerson A. J. Gonçalves – Graduação em química pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG
Compartilhar