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Química Física

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Observe a tabela que considera volumes iguais de quatro soluções aquosas de ácidos com mesma concentração em quantidade de matéria (molL–1) e valores aproximados da constante de equilíbrio (Ka). Sobre essas soluções, pode-se afirmar que:
a) oHClO(aq) é o mais ionizado.
b) o HCN(aq) é o que apresenta maior acidez.
c) o HNO2(aq) é o mais ionizado.
d) o H3C–COOH(aq) é o que apresenta maior acidez.
e) o HCN(aq) é o mais ionizado.
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Analisando a tabela, podemos verificar que o ácido HClO é o que apresenta o maior valor de Ka, indicando que é o mais ionizado e, portanto, a alternativa correta é a letra a). Já o ácido HCN é o que apresenta o menor valor de Ka, indicando que é o menos ionizado e, portanto, a alternativa e) está incorreta. O ácido HNO2 apresenta um valor intermediário de Ka, mas não é o mais ionizado, portanto, a alternativa c) está incorreta. O ácido H3C-COOH apresenta um valor intermediário de Ka, mas não é o que apresenta maior acidez, portanto, a alternativa d) está incorreta.

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O equilíbrio químico é atingido quando, na mistura reacional, as velocidades das reações direta (reagentes formando produtos) e inversa (produtos formando regenerando os reagentes) ficam iguais. Mas, em primeiro lugar, é importante entender que reação química é um processo onde reagentes se combinam e formam novas substâncias com propriedades diferentes. Algumas reações se processam totalmente, enquanto outras parecem parar antes de estarem completas. Isso tem a ver com a reversibilidade da reação. Em uma reação reversível os reagentes formam os produtos, mas os produtos reagem entre si e regeneram os reagentes. Por exemplo, a produção da amônia ocorrendo em recipiente fechado, sob pressão e temperatura constantes: N2(g) + 3H2(g) ⟺ 2NH3(g) O processo é dinâmico, ou seja, a reação ocorre nos dois sentidos. Consideremos a reação hipotética entre a a mols de A e b mols de B, formando c mols de C e d mols de D: aA + bB ⟺ cC + dD Inicialmente, observando uma determinada quantidade de A e B e concentrações de C e D nulas. No decorrer da reação, as concentrações de A e B diminuem e de C e D aumentam. A velocidade da reação inversa, que é nula a princípio, cresce continuamente com o tempo. A velocidade da reação direta diminui e da inversa aumenta, até que atinjam a igualdade. Nesse momento as substâncias A e B se formam na mesma velocidade em que são consumidas. As concentrações de reagentes e produtos não mais se alteram. Este é o instante no qual a mistura reacional atingiu o equilíbrio.

Constante de equilíbrio em termos de concentração (Kc) A constante Kc é denominada constante de equilíbrio em termos de concentração, e é uma grandeza com valor específico para uma dada reação e temperatura, independente das concentrações iniciais, volume do recipiente ou pressão. A expressão da constante de equilíbrio obtém-se pela multiplicação das concentrações dos produtos, estando elevadas a potências iguais aos respectivos coeficientes da equação balanceada, dividindo-se esse produto pelo produto das concentrações dos reagentes, cada qual também elevada à potência igual ao respectivo coeficiente estequiométrico. Para o equilíbrio hipotético: aA + bB ⟺ cC + dD Onde A, B, C e D representam reagentes e produtos e a, b, c e d, os respectivos coeficientes estequiométricos. A expressão da constante de equilíbrio é: Kc = [C]c⋅[D]d/ [A]a⋅[B]b A concentração molar está simbolizada pela fórmula da substância entre colchetes. Exemplo: Para a reação de formação da amônia, temos: N2(g) + 3 H2(g) ⟺ 2 NH3(g) Kc = [NH3]2 /[N2]⋅[H2]3

Deslocamento de Equilíbrio Químico Sabemos que o sistema está em equilíbrio quando as velocidades de reação V1 e V2 são iguais, ou seja, V1 = V2. Quando há alterações nas velocidades, há o deslocamento no equilíbrio, causando alterações nas concentrações dos participantes. Princípio de Le Chatelier Quando um equilíbrio sofre uma ação externa, ele se desloca no sentido de anular essa ação externa. - Equilíbrio: V1 = V2 - Se V1 > V2, o equilíbrio se desloca para direita. Há aumento de [HI] e diminuição de [H2] e [I2]. - Se V2 > V1, o equilíbrio se desloca para esquerda. Há aumento de [H2] e [I2] e diminuição de [HI].

Fatores que deslocam o Equilíbrio Químico Concentração dos participantes N2(g) + 3H2(g) <--> 2NH3 Se há aumento do reagente [N2] [H2], o equilíbrio se desloca para a direita. Se há aumento do produto [NH3], o equilíbrio se desloca para a esquerda. Obs: O aumento da concentração desloca o equilíbrio para o sentido oposto. Efeito da Pressão Apenas para gases. O aumento da pressão causa diminuição do volume ocupado. “Em um equilíbrio gasoso, o aumento da pressão causa deslocamento do equilíbrio para o sentido de menor volume e vice-versa.” Efeito da Temperatura Reação endotérmica: absorve calor, são favorecidas a altas temperaturas. Reação exotérmica: libera calor, são favorecidas a baixas temperaturas. “Em um equilíbrio químico, altas temperatura deslocam o equilíbrio para o sentido endotérmico. Se diminuir a temperatura o equilíbrio se desloca para o sentido exotérmico.” Efeito do Catalisador O catalisador não desloca equilíbrio, apenas faz com que o equilíbrio seja alcançado mais rápido. É a situação na qual as concentrações dos participantes da reação não se alteram, pois, as velocidades das reações direta e inversa são iguais.

Equilíbrio iônico – Cálculo de pH e pOH É o equilíbrio estabelecido entre uma substância e os seus respectivos íons. É toda a substância que em solução aquosa, sofre ionização ou dissociação e é capaz de conduzir corrente elétrica. Envolve soluções aquosas de ácidos fracos e bases, que apresentam partículas iônicas e moléculas não ionizadas. Constante de ionização: Ki Constante de acidez: Ka Constante de basicidade: Kb Constante de Ionização Para ácidos: Ka Maior Ka = maior força ácida HA ↔ H+ + A- Ex: HCl ↔ H+ + Cl- Para Bases: Kb Maior Kb = maior força básica BOH ↔B+ + OH- Ex: KOH ↔K+ + OH- A água pura se ioniza muito fracamente da seguinte forma: A constante de equilíbrio KC é dada pela expressão: Como a água está no estado líquido, a sua concentração mantém-se constante, então não participa da fórmula e podemos mulitiplicá-la pelo KC, obtendo uma nova constante. Neste caso, a KW, ou seja, o produto iônico da água. A KW é a constante de equilíbrio iônico da água. A letra w vem da palavra inglesa water que significa água. Esta constante depende da temperatura. A 25°C a constante de equilíbrio iônico da água vale: Tipos de soluções aquosas As soluções aquosas das substâncias Químicas podem ser classificadas em três tipos: - solução ácida - solução básica - solução neutra Solução ácida É a solução que contém a concentração do íon H+ maior do que a concentração do íon OH-. Solução básica É a solução que contém a concentração do íon OH- maior do que a concentração do íon H+. Solução neutra É a solução que contém a concentração do íon OH- igual à concentração do íon H+. Sendo KW = [H+] . [OH-] e KW =1.10-14, calcule o valor da concentração de íons H+ e de íons OH-: Então se 1.10-7 é a solução neutra, se houver maior quantidade de íons H+, a solução será ácida. Se houver maior quantidade de íons OH-, a solução será básica. Os químicos inventaram

2. A 25 °C, o pOH de uma solução de ácido clorídrico, de concentração 0,10 mol/L, admitindo-se ionização total do ácido, é:

a) 10-13
b) 10-1
c) 1
d) 7
e) 13

4. O hidróxido de magnésio Mg(OH)2 é um antiácido largamente utilizado. Assinale a alternativa que indica a massa de Mg(OH)2 que deve ser adicionada a 1 L de solução para aumentar o seu pH de 1 para 2, admitindo que essa adição não acarreta uma variação do volume da solução.

a) 0,1 g
b) 2,6 g
c) 5,8 g
d) 12,0 g
e) 5,2 g

5. A um litro de solução de ácido clorídrico (HCℓ) de pH = 2 são adicionados nove litros de água destilada. O pH da solução final é:

a) 4
b) 5
c) 1
d) 2
e) 3

6. Sabe-se que o íon hipoclorito pode se combinar com a água, originando uma reação ácido-base, cuja constante de equilíbrio é 3,0  10−7. Considere as afirmacoes abaixo. 1) Soluções de NaCO são alcalinas. 2) O íon hipoclorito é um ácido fraco. 3) O HCO é o ácido conjugado ao CO−. 4) A concentração de CO− em uma solução de NaCO 0,30 mol L−1 será menor que 0,30 mol L−1. Estão corretas apenas:

a) 1, 2 e 3
b) 2 e 3
c) 2 e 4
d) 1, 3 e 4
e) 1 e 3

7. Quando se borbulha C2(g) na água, estabelecem-se os seguintes equilíbrios: Analisando-se esses equilíbrios, foram feitas as seguintes afirmações: I. Quanto maior o pH da água, maior será a solubilidade do gás. II. Pode ocorrer desprendimento de C2 gasoso se for adicionado NaC sólido à solução. III. A constante de dissociação do HCO aumenta se for adicionado um ácido forte à solução, a 25ºC. Está correto o que se afirma em:

a) I, apenas.
b) II, apenas.
c) I e II, apenas.
d) II e III, apenas.
e) I, II e III.

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