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Química Analítica Qualitativa Prof. Wandson Braamcamp Reações Químicas São acompanhadas normalmente por fenômenos que envolvem variação de: Calor; Volume e Pressão; Coloração; Estado Físico; Dentre outros. Uma reação química é uma transformação da matéria na qual ocorrem mudanças qualitativas na composição química de uma ou mais substâncias reagentes, resultando em um ou mais produtos. Envolve mudanças relacionadas à mudança nas conectividades entre os átomos ou íons, na geometria das moléculas das espécies reagentes ou ainda na interconversão entre dois tipos de isômeros. O acontecimento de reações deve-se a fatores termodinâmicos e cinéticos, como entalpia, entropia e energia livre. Exemplos – Reação alumínio com iodo Reação de decomposição do peróxido de hidrogênio com iodeto e detergente 2 Reações Químicas As reações podem ser: Reações Irreversíveis (máx. Rendimento) Sentido Direto Reações Reversíveis Sentido Inverso Reações Químicas Exemplo: Processo de Haber N2(g) + 6H2(g) 2NH3(g) Lei da Ação das Massas As reações químicas atingem um estado de equilíbrio dinâmico no qual a velocidade das reações direta e inversa é a mesma e não há mudança de composição (Guldberg e Waage). 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) v t Sentido direto Eq. Químico Vd = Vi Sentido inverso A lei de ação das massas de Guldberg-Waage, estabelece que a velocidade à qual uma reação química tem lugar, a uma dada temperatura, é diretamente proporcional ao produto das massas ativas dos reagentes. 5 Lei da Ação das Massas PSO2 (bar) PO2 (bar) PSO3 (bar) K* 0,660 0,390 0,0840 0,0415 0,0380 0,220 0,00360 0,0409 0,110 0,110 0,00750 0,0423 0,950 0,880 0,180 0,0408 1,44 1,98 0,410 0,0409 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) K = a(C)c.a(D)d a(A)a.a(B)b Constante = P(SO3)2 = K P(SO2)2.P(O2) Atividade do soluto Substância Atividade (aJ) Forma simplificada Gás Ideal PJ/P° PJ Soluto em solução diluída [J]/°C [J] Sólido ou líq. puro 1 1 Keq para os gases Keq para soluções Equação do Equilíbrio Escreva as expressões da constante de equilíbrio para cada uma das seguintes reações: H2(g) + I2(g) HI(g) N2(g) + H2(g) NH3(g) NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq) HCOOH(aq) HCOO-(aq) + H+(aq) H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq) C(s) + O2(g) CO(g) Hg(l) + O2(g) HgO(s) Equação do Equilíbrio Escreva as expressões da constante de equilíbrio para cada uma das seguintes reações: H2(g) + Br2(g) HBr(g) PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) CO(g) + O2(g) CO2(g) NO2(g) + H2(g) NH3(g) + H2O(g) Exercício 01 O óxido de nitrogênio, NO, é um gás formado Durante a combustão da gasolina nos motores de automóveis. Trata-se de um gás instável que reage imediatamente com oxigênio do ar formando o dióxido de nitrogênio (NO2, um gás muito tóxico ). Para a sua reação de formação a 3400 K, Kc = 2,5.10-3. Se a essa temperatura a mistura de equilíbrio contém concentrações de N2 e O2 iguais a 2,4.10-2 mol/L e 5,4.10-2 mol/L, respectivamente, qual a concentração de equilíbrio do produto? N2(g) + O2(g) 2NO(g) Exercício 01 O óxido de nitrogênio, NO, é um gás formado Durante a combustão da gasolina nos motores de automóveis. Trata-se de um gás instável que reage imediatamente com oxigênio do ar formando o dióxido de nitrogênio (NO2, um gás muito tóxico ). Para a sua reação de formação a 3400 K, Kc = 2,5.10-3. Se a essa temperatura a mistura de equilíbrio contém concentrações de N2 e O2 iguais a 2,4.10-2 mol/L e 5,4.10-2 mol/L, respectivamente, qual a concentração de equilíbrio do produto? N2(g) + O2(g) 2NO(g) Resp.: 1,8.10-3 mol/L Exercício 02 O trióxido de enxofre, SO3, é um gás irritante e corrosivo das membranas mucosas, quando presente no ar na proporção de 1 mg/kg (1 ppm) ou mais, causa tosse e irritação. A altas temperaturas esse gás se de compõem conforme a seguinte equação: 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) Calcule a pressão parcial de equilíbrio de SO3 a 1100 K, sabendo que a essa temperatura Kp = 2,45 e que as pressões parciais de SO2 e O2 são 0,375 atm e 0,482 atm, respectivamente. Exercício 02 O trióxido de enxofre, SO3, é um gás irritante e corrosivo das membranas mucosas, quando presente no ar na proporção de 1 mg/kg (1 ppm) ou mais, causa tosse e irritação. A altas temperaturas esse gás se de compõem conforme a seguinte equação: 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) Calcule a pressão parcial de equilíbrio de SO3 a 1100 K, sabendo que a essa temperatura Kp = 2,45 e que as pressões parciais de SO2 e O2 são 0,375 atm e 0,482 atm, respectivamente. Resp.: 0,166 atm