Relatório - Equilíbrio químico

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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica de Volta Redonda
Departamento de Ciências Exatas
Disciplina: Química Geral Experimental
Relatório Experimento: 06
Equilíbrio Químico
Autor: João Pedro Xavier Barreto Barbosa
Turma: VA
1. Introdução
O equilíbrio químico, acontece quando não há variação líquida nas concentrações ou pressões parciais de reagentes e produtos, ou seja, com base na termodinâmica a reação química ela só alcança o equilíbrio quando variação de energia livre é for igual à zero.
Quando uma reação está em equilíbrio químico, isso significa que a velocidade da reação é igual a velocidade da reação inversa, ou seja, de reagente para produto e de produto para reagente, as equações têm a mesma transformação. Então pode ser dito que o equilíbrio químico nesse caso, é um equilíbrio dinâmico, já que em ambos os sentidos ela tende a ocorrer.
Como observado abaixo, a constante K, é uma propriedade da reação cuja expressão é a razão entre as atividades do produto pela atividade do reagente, elevados aos seus respectivos coeficientes estequiométricos.
Ou seja, pode ser dito que a atividade de gases é igual a pressão parcial do gás na unidade de pressão bar, para espécies em solução, a atividade é igual a concentração em mol por litro da espécie, e em compostos puros, a atividade tem valor unitário. Uma observação que pode ser feita é que a constante de equilíbrio só é constante em uma determinada faixa de temperatura.
É de conhecimento geral que o princípio de Le Chantelier é um resultado empírico que auxilia na previsão de como a composição de um sistema em equilíbrio tende a mudar quando as condições mudam. Como forma de ilustração desse princípio, considere a seguinte reação em equilíbrio:
Fazendo a suposição de que íons de OH- sejam removidos do meio reacional. De acordo com o princípio de Le Chantelier já mencionado acima, o hidróxido de cálcio será solubilizado para formar mais íons Ca²+, e íons OH- e com isso compensar a quantidade íons OH- que foram removidos. Se os íons OH- continuarem a serem removidos do sistema, em um determinado momento, todo o hidróxido de cálcio será solubilizado.
2. Objetivo
Mostrar ao estudante os fatores que afetam os equilíbrios químicos e a prever a direção de uma reação aplicando o do Princípio de Le Chatelier.
3. Materiais e Reagentes
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Protocolos de reagentes:
	Ácido Clorídrico
	-Massa molar: 36,46 g/mol;
	-Aparência: Líquido incolor, odor forte;
	-Densidade: 1,194 g/mL a -26 ºC;
	-Ponto de fusão: -25 ºC;
	- Não Inflamável;
	-Toxicologia: Perigoso, pode causar queimaduras na pele, lesões oculares graves e irritações nas vias respiratórias;
	Hidróxido de Sódio
	-Massa molar: 40,01;
	-Aparência: Líquido incolor;
	-Densidade: 2,3 g cm³;
	-Ponto de fusão: 318 ºC;
	-Não Inflamável;
	-Toxicologia: Causa irritação e queimaduras em contato com a pele e nocivo caso inalado ou ingerido;
	Cromato de Potássio
	-Massa molar: 194,1896 g/mol;
	-Aparência: pó amarelo;
	-Densidade: 2,73 g/cm³;
	-Ponto de ebulição: 1000 ºC;
	-Não Inflamável;
	-Toxicologia: Irritante para o nariz, garganta e olhos, se inalar, causará tosses ou dificuldades respiratórias;
	Dicromato de Potássio
	-Massa molar: 294,185 g/mol
	-Aparência: pó laranja;
	-Densidade: 2,68 g/cm³;
	-Ponto de ebulição: 500º;
	-Não inflamável;
	-Toxicologia: Provoca queimaduras, pode causar cancro e alterações genéticas hereditárias, pode causar sensibilização por inalação e em contato com a pele;
	Cloreto de Potássio
	-Massa molar: 74,5513 g/mol;
	-Aparência: pó branco;
	-Densidade: 1,98 g/cm³;
	-Ponto de fusão: 770 ºC;
	-Não inflamável;
	-Toxicologia: Ligeira irritação nos olhos, pode ser perigoso se for inalado engolido ou absorto pela pele;
	Tiocianato de Potássio
	-Massa molar: 97,181 g/mol;
	-Aparência: pó branco;
	-Densidade: 1,89 g/cm³;
	-Ponto de fusão 173 ºC;
	-Não Inflamável;
	-Toxicologia: Nocivo se ingerido, em contado com a pele ou se inalado, provoca lesões oculares graves;
	Cloreto de Cobalto 
	-Massa molar: 129,839 g/mol;
	-Aparência: pó azul;
	-Densidade: 3,36 g/cm³;
	-Ponto de fusão: 735 ºC;
	-Não inflamável;
	-Toxicologia: Pode causar feridas por inalação e nocivo por ingestão;
Cloreto de Ferro
	-Massa molar: 162,2 g/mol;
	-Aparência: pó amarelo;
	-Densidade: 2,9 g/mol;
	-Ponto de ebulição: 315 ºC;
	-Não inflamável;
	-Toxicologia: Nocivo por ingestão. Prova irritação cutânea, prova lesões oculares graves;
4. Metodologia
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4.1. Ensaio 1:
Neste ensaio será estudado o seguinte equilíbrio químico:
Foi utilizado 2 tubos de ensaio, no primeiro tubo foi adicionado uma pequena fração de cromato de potássio (K2CrO4) 0,1 mol/L, com o auxílio de uma pipeta de Pasteur, adicione gota a gota, agitando constantemente a solução, a solução de ácido clorídrico (HCl) 1,0 mol/L até ser observada alguma alteração no sistema, anote o que foi observado.
No segundo tubo, foi adicionado uma pequena fração de solução de dicromato de potássio (K2Cr2O7) 0,1 mol/L, com o auxílio de uma pipeta de Pasteur, foi adicionado gota a gota, agitando constantemente a solução de hidróxido de sódio (NaOH) 1,0 mol/L até ser observado alguma alteração, anote o observado.
4.2. Ensaio 2:
Neste ensaio será estudado o seguinte equilíbrio químico:
Foi identificado 4 tubos de ensaio, no primeiro tubo foi adicionado uma gota de solução de cloreto de ferro III (FeCl3) 0,1 mol/L e 1 gota de solução de tiocianato de potássio (KSCN) 0,3 mol/L, a solução resultante foi diluída com água destilada até que a solução se tornou ligeiramente avermelhada, a solução do tubo 1, foi distribuída com os tubos 2, 3 e 4. Mantenha o tubo 1 como solução de referência.
Ao tubo 2, adicione uma gota de solução de cloreto de ferro III (FeCl3) 0,1 mol/L, o observado foi anotado. Ao tubo 3, foi adicionado uma gota de solução de tiocianato de potássio (KSCN) 0,3 mol/L, o observado foi anotado. No tubo 4, foi adicionado uma gota de solução saturada de cloreto de potássio (KCl), o observado foi anotado. Por fim compare o observado nos tubos 2, 3 e 4 com o tubo de referência (tubo 1).
4.3. Ensaio 3:
Um tubo de ensaio foi identificado, à ele foi adicionado uma pequena fração da solução alcóolica de cloreto de cobalto II (CoCl2) 0,5 mol/L, o tubo de ensaio com a solução, foi colocado em um banho de gelo, as características pós resfriamento, foram observadas e anotadas, e então o tubo foi colocado em um banho de aquecimento, onde as características foram observadas e anotadas.
5. Discussão
No primeiro ensaio, foi adicionado à um tubo com cromato de potássio, e quando foi adicionado algumas gotas de ácido de clorídrico, há uma mudança de cor, o que era amarelo, tende a ir se escurecendo, onde passa a ser laranja. No segundo tubo tem-se dicromato de potássio e quando se adiciona algumas gotas de hidróxido de sódio, a solução tende a clarear, de laranja, volta a ser amarela.
No segundo ensaio, uma gota de solução de cloreto de ferro III é adicionada à um tubo de ensaio, uma gota de tiocianato de potássio também é adicionada, onde a mistura fica um vermelho muito escuro, e é adicionado bastante água até que o conteúdo fique ligeiramente avermelhado, esse conteúdo será dividido em outros 3 tubos de ensaio, no tubo 2, é adicionado uma gota de solução de cloreto de ferro III, o tom de vermelho fica mais escuro que ao tubo 1, ao tubo 3 será adicionado uma gota de tiocianato de potássio, e o tom de vermelho também escurece, já no tubo 4, é adicionado uma solução de cloreto de potássio, e quanto mais adicionado mais claro a mistura fica.
No terceiro e último ensaio, o tubo contendo Cloreto de Cobalto III (CoCl2) 0,5 mol/L, foi resfriado e depois aquecido, quando a temperatura aumenta a solução adquire uma coloração azul intensa, e quando a temperatura diminui, a solução adquire uma coloração rosa.
6. Conclusão
Com base no estudo teórico feito sobre equilíbrio químico, pode-se notar que esse equilíbrio representa o processo de manutenção do balanceamento dos reagentes e produtos em uma reação, ou seja,todas as reações químicas se encontram em equilíbrio em se tratando de reversíveis, visto que os reagentes estão continuamente formando produtos e os produtos voltando a formação de reagentes, de forma que sempre exista esse equilíbrio.
7. Referências Bibliográficas
PEREIRA, M.P.B.A. 1990. Equilibrio Químico. Dificuldades de Aprendizagem e Sugestoes Didácticas. SPQ: Lisboa.POZO, I.; GÓMEZ, M.A.; LIMÓN, M. y SANZ, A. 1991. Procesos cognitivos en la comprensión de la ciencia: las ideas de los adolescentes sobre la Química. CIDE: Madrid
Atkins, Peter; Loretta, Jones; “Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente.” 5a. Edição, Bookman, Porto Alegre (2012).
Vogel, Arthur Israel; “Química Analítica Qualitativa”. 5a. Edição, Mestre Jou, São Paulo (1981).
Questionário: 
Questão 1- Nos experimentos realizados, foi possível identificar que o equilíbrio químico é um equilíbrio dinâmico? Explique.
R: Sim já que os produtos formados pelos reagentes voltavam à sua formação original na forma de reagentes, ou seja, havia uma reação inversa.
Questão 2- Explique por que o aquecimento de uma solução favorece o sentido endotérmico de uma reação química.
R: Porque de acordo com o princípio de Le Chantelier, se um sistema de equilíbrio sofrer alguma perturbação, como a variação de temperatura, ele tende à se deslocar no sentido de minimizar a perturbação.
Questão 3- Em um reator industrial ocorre uma reação altamente exotérmica e um dos produtos da reação é um gás. Como é possível maximizar a conversão de reagentes em produtos apenas pela manipulação das condições de operação e design desse reator?
R: Aumentando ou diminuindo a temperatura no reator e fazendo com que haja mais perturbações nesse sistema.
Volta Redonda, 23 de Março de 2021