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Relatorio nº 4 de quimica experimental da UFPE
Tipologia: Notas de estudo
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Introdução
O experimento tem como objetivo testar o princípio de Le Chatelier, além de trazer a um melhor conhecimento como se comportam as solubilidades de certas substâncias. Mas para que se possa compreender o princípio de Le Chatelier, é de grande necessidade ter uma boa base teórica acerca de equilíbrios, já que, tal princípio é aplicado a um sistema em equilíbrio.
I. Equilíbrio Químico
As reações químicas, de modo geral, podem ser reversíveis ou irreversíveis. As reações irreversíveis são aquelas em que os reagentes são totalmente transformados em produtos sem que o contrário ocorra (ou pelo menos não em grande escala). Já as reações reversíveis são aquelas em que uma parte do reagente se transforma em produto e vice-versa. O conceito de equilíbrio químico é aplicado às reações reversíveis.
Um sistema se encontra em estado de equilíbrio quando a velocidade da reação direta é igual à da reação inversa e, conseqüentemente, as concentrações de todas as substâncias participantes permanecem constantes. Isso dá uma aparência estática ao sistema. De forma geral, podemos representar uma equação em equilíbrio da seguinte forma:
aA + bB cC + dD
Onde, v 1 é a velocidade da reação direta e v 2 a velocidade da reação inversa; K 1 e K (^2) são constantes; [A] e [B] são as concentrações dos reagentes; [C] e [D] são as concentrações dos produtos; a , b , c e d são os coeficientes estequiométricos.
v1 = K 1 [A] a^. [B]b^ e v 2 = K 2 [C] c^. [D] d
Solubilidade é a capacidade de uma substância se dissolver em outra Em se tratando de uma dissolução de um sólido em um líquido, esta capacidade é limitada, ou seja, existe um máximo de soluto que pode ser dissolvido em certa quantidade de solvente. A temperatura interfere na capacidade de dissolução, assim, a cada temperatura tem-se uma quantidade diferente de soluto que pode ser dissolvido no solvente. Existem alguns tipos de soluções em relação à capacidade de solubilidade, são elas: insaturada, saturada e supersaturada. A solução insaturada contém quantidade de soluto inferior à capacidade máxima de dissolução do solvente. A solução saturada contém a quantidade de soluto máxima dissolvido no solvente. Ao se adicionar mais soluto na solução saturada, este permanece na forma sólida, formando o corpo de fundo ou precipitado. A solução supersaturada é uma solução instável, que contém uma quantidade de soluto dissolvida no solvente superior à necessária para a saturação.
Todo soluto, por menos solúvel que seja sempre, se dissolve um pouco no solvente. Para saber o quanto um soluto pouco solúvel se dissolve, é necessário fazer o cálculo do produto de solubilidade. O produto de solubilidade (Kps ) é uma constante de equilíbrio para uma dissolução. Para um eletrólito qualquer Aa B (^) b tem-se que a sua dissociação iônica é:
Aa B (^) b (s) aA b+(aq) + bB a-(aq)
E seu K (^) ps é dado por:
Kps = [A +b^ ] a^. [B -a] b
Materiais e métodos
experimento:
1. Equilíbrio de solubilidade
1.a.Com a pipeta graduada, colocou-se 1 mL de água destilada (armazenado na
pisseta) num tubo de ensaio e, lentamente acrescentou-se com a pipeta graduada 1 mL de
tolueno. O tolueno ficou acima da água. Em seguida, adicionou-se uns três cristais de cloreto
de cromo III (Cr)(s) e, vagarosamente, agitou-se o tubo, proporcionando à água a cor verde e
à formação de uma fina camada esverdeada sobre o tolueno.
Num outro tubo, repetiu-se o mesmo teste, mas desta vez adicionou-se cloreto de
cobalto II(Co)(s) no lugar do cloreto de cromo III, proporcionando à água a coloração rosa claro
havendo uma intensa formação de bolhas logo de início.
Em outro tubo, repetiu-se o mesmo teste mais uma vez, mas desta vez adicionou-se
cristais de iodo () no lugar do cloreto de cobalto II. Os cristais de iodo foram os responsáveis
pela coloração vermelha ao tolueno e à água uma cor amarelada.
1.b. Colocou-se 1 mL (contadas 20 gotas do frasco que continha a substância) de
nitrato de prata (Ag) 0,1 M em um tubo de ensaio e, aos poucos, acrescentou-se solução de
cromato de potássio (Cr)(aq) 0,1 M até que não se formasse mais precipitado e, num dado
instante, a solução de nitrato de prata tornou-se vermelho intenso (vinho). A mistura foi
decantada após a adição de 15 gotas. Em seguida, lavou-se o precipitado com água, retirando
água suja com a ajuda da pipeta de Pasteur, permanecendo no tubo apenas o precipitado.
Num outro tubo, de igual modo, colocou-se 1 mL de nitrato de prata (Ag) 0,1 M e,
adicionou-se 15 gotas de solução de oxalato de sódio () 0,1 M até que a mistura não formasse
mais precipitado, e esperou-se sua decantação.Lavou-se o precipitado com água o mesmo
número de vezes que no teste anterior, mas a água não ficou totalmente incolor. Retirou-se
toda a água suja deixando apenas o precipitado no tubo.
Adicionou-se 3 gotas de cromato de potássio (Cr)(aq) 0,1 M e 2 gotas de água, ao
tubo contendo o precipitado formado entre a prata com oxalato para que se observasse se os
íons de cromato substituiriam os íons de oxalato de sódio () 0,1 M. Do mesmo modo adicionou-
Da mesma forma, em outro tubo, colocou-se 2mL (40 gotas do frasco em que se
encontrava) de cloreto de bário (Ba)(aq) 0,1 M e adicionou-se 10 gotas de dicromato de
potássio ()(aq) 0,1 M.
Em seguida, no tubo contendo Ba/Cr, adicionou-se 1 mL (20 gotas do frasco em que
se encontrava) de HCl 1 M e 1 mL (20 gotas do frasco em que se encontrava) de NaOH ao
tubo com / Ba.
2.b. Colocou-se em um tubo de ensaio 1 mL de uma solução sulfato de cobre (Cu) 0,
M e, aos poucos, foi-se acrescentando uma solução de ácido clorídrico (HCl) 1 M até que a
mistura mudasse de cor. Para que isto ocorresse foram necessárias 14 gotas de HCl. Após
observar que a coloração mudara gradativamente de baixo para cima da cor azul para verde,
foi adicionada água destilada suficiente para que a solução restabelecesse a coloração azul.
Colocou-se então o tubo de ensaio num béquer com água fervendo e observou-se que após
cinco minutos de banho-maria, a coloração passou para verde claro. Finalmente, transferiu-se
o tubo para um banho de gelo e observou-se que passados cinco minutos, a coloração tornava
a ser azul novamente.
Resultados e discussões
I. Equilíbrio de solubilidade
1.a Como já previsto, a água e o tolueno quando colocados em um mesmo sistema,
não se misturam. Isto ocorre devido ao tolueno ser uma substância orgânica. À olho nu pôde-
se perceber a presença de duas fases no tubo de ensaio. O tolueno por ser menos denso
Logo em seguida, ao adicionar o cloreto de cromo III (Cr)(s), percebeu-se que este é
mais solúvel na água, já que a coloração verde encontrou-se no fundo do tubo. Da mesma
forma aconteceu com o cloreto de cobalto II (Co)(s), foi mais solúvel em meio aquoso que em
orgânico.
Já com a adição dos cristais de iodo à solução, notou-se que esta substância foi mais
solúvel em meio orgânico, no tolueno, que em meio aquoso, proporcionando à parte superior
da mistura (tolueno) a coloração amarelada.
1.b. Após a adição de cromato de potássio (K 2 CrO (^) 4) 0,1 M à solução de nitrato de prata (AgNO 3 ) 0,1 M,foi observado a formação de um precipitado cor vinho. Este precipitado é
o cromato de prata (Cr) (^) (s) obtido através da reação:
2 AgN(aq) + Cr (^) (aq) → Cr(s) + 2 KN(aq)
O Kps do Ag 2 CrO 4 é 1,1 x 10 -12. Este Kps é muito pequeno, o que significa dizer que o cromato de prata se dissolve muito pouco, causando a precipitação.
Com a adição do oxalato de sódio à solução de nitrato de prata (AgNO 3 ) 0,1 M notou-
se a formação de um precipitado branco. Esse precipitado branco é o Ag 2 C 2 O 4 , já que o NaNO 3 é solúvel, proveniente da seguinte reação:
2AgNO (^) 3(aq) + Na 2 C 2 O4(aq) → Ag 2 C 2 O (^) 4(s) + 2NaNO (^) 3(aq)
O Kps do Ag 2 C 2 O 4 é 3,5 x 10 -11^ , pequeno demais, significando que o oxalato de prata
se dissolve muito pouco.
Quando adicionado oxalato de sódio ao precipitado de cromato de prata, nada aconteceu, a coloração permaneceu a mesma. Simplesmente o oxalato de sódio não reage com o cromato de prata.
Já com a adição de cromato de potássio ao precipitado de oxalato de prata, tem-se um novo precipitado cor vinho, o cromato de prata (Ag 2 CrO 4 )(s) , originado da reação:
Ag 2 C 2 O (^) 4(s) + K 2 CrO4(aq) → Ag 2 CrO4(s) + K 2 C 2 O (^) 4(aq)
(incolor), formou-se um precipitado amarelo, o iodeto de chumbo (PbI 2 ), e a reação que o forma é a seguinte:
Pb(NO 3 )2 (aq) + 2KI (^) (aq) → 2KNO (^) 3 (aq) + PbI (^) 2 (s)
O Kps do PbI 2 é igual a 1,1 x 10 -9^ , um valor muito pequeno. Isso significa que ele é pouco solúvel, causando sua precipitação. Já o nitrato de potássio não se precipita, ou seja, ele é muito solúvel.
O passo seguinte foi aquecer a solução durante cinco minutos. Quando aquecida, notou-se que todo o precipitado se dissolveu na solução, levando-se a conclusão de que o Kps do iodeto de chumbo aumenta com o aumento de temperatura, já que a dissolução do PbI 2 é endotérmica. Ou seja, quanto mais se aquece, mais o equilíbrio é deslocado para o sentido da reação endotérmica, fazendo com que mais iodeto de chumbo se dissolvesse.
Depois de aquecida, a solução foi deixada em repouso para resfriar e colocada em um banho de gelo. Quando retirada a solução do banho de gelo, foi observada a formação de pequenos cristais dourados, como purpurina. Utilizando-se do mesmo raciocínio anterior, a reação inversa, ou seja, a cristalização é exotérmica. Então, com a diminuição de temperatura, o equilíbrio foi deslocado para o lado da reação exotérmica, e assim formaram-se os cristais. Logo conclui-se que a precipitação do iodeto de chumbo libera calor. É exotérmica.
II. O princípio de Le Chatelier
2.a. Quando adicionou-se 1 gota de HCl à solução de K 2 CrO 4 observou-se uma mudança da cor amarela (coloração da solução de cromato de potássio) para a cor laranja (coloração da solução de dicromato de potássio).
Quando adicionada uma gota de NaOH à solução de K 2 Cr 2 O 7 observou-se que a cor laranja, característica da solução de dicromato de potássio, passou a ser amarela, característica da solução de cromato de potássio.
Isso ocorre por causa do equilíbrio:
resultados de novos experimentos e práticas que possam ser executados, um fator de extrema importância.
Referências bibliográficas
http://pt.wikipedia.org/wiki/Equil%C3%ADbrio_qu%C3%ADmico
http://www.sofi.com.br/node/
http://educar.sc.usp.br/quimapoio/solubili.html
http://www.infoescola.com/quimica/produto-de-solubilidade-kps/
http://www.quimica-chemistry.com/Quimica_Inorganica/ConstantesSolubilidad.htm
http://www.mundodoquimico.hpg.ig.com.br/equilibrios_quimicos.htm
http://profpc.com.br/equil%C3%ADbrio_qu%C3%ADmico.htm#1._Conceito
http://profjoaoneto.com.br/fisicoq/produtodesolubilidade.htm
http://www.fisicaequimica.net/solubilidade/produto.htm
Anexo I – Questões
1) É provável que a frase “um aumento de temperatura favorece a reação endotérmica” não lhe seja estranha. Mostre como essa frase decorre do Princípio de Le Chatelier.
R: Nesse caso, o calor funciona como um dos componentes da reação. Então quando se adiciona calor ao sistema, o equilíbrio tende a se deslocar para a reação endotérmica, para que se possa consumir o calor excessivo.
2) O que acontecerá se você acrescentar ácido clorídrico concentrado a uma solução saturada de NaCl? Por que?
R: Haverá uma pequena precipitação de NaCl. Isto porque ao adicionar HCl neste equilíbrio:
NaCl(s) Na+ (aq) + Cl - (aq)
O aumento na quantidade de Cl-^ irá deslocar o equilíbrio no sentido de formação do NaCl(s).
3) Os produtos de solubilidade de carbonato de cálcio e do fluoreto de cálcio são 8,7 x 10-9^ e 4,0 x 10-11^ , respectivamente. Mostre que o fluoreto é mais solúvel que o carbonato, apesar de ter o Kps menor.
CaCO (^) 3(s) → Ca2+(aq) + CO 3 2- (aq) início 1 0 0 equilíbrio 1-X X X
Kps = [Ca2+^ ] 1 .[CO 3 2-] 1 = 8,7 x 10-
X^2 = 8,7 x 10-
X = 9,3 x 10-5^ (solubilidade do carbonato)
CaF (^) 2(s) → Ca2+(aq) + 2F-(aq) início 1 0 0 equilíbrio 1-Y Y 2Y
Kps = [Ca2+^ ].[F-^ ]^2 = 4,0 x 10-
4Y^3 = 4,0 x 10-
Y = 2,2 x 10-
2Y = 4,4 x 10-4^ (solubilidade do fluoreto)
4,4 x 10-4^ > 9,3 x 10 -5^ , logo a solubilidade do fluoreto > solubilidade do carbonato.
