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Prática e resultados de uma experiência laboratorial de alunos da UFRJ- Macaé.
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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Relatório apresentado pelos docentes Octávio Figueiredo (Dre 119027670), discente do curso Licenciatura em Química, Camilla Nazareth (Dre 116194680), e Cláudio Mello (Dre 118104128) discentes do curso de Fármacia, a docente Kênia da Silva Freitas para avaliação da disciplina de Físico-Química Experimental do curso de Farmácia da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Macaé 2023
Para abordar sobre as reações químicas, elas em sua maioria, são reversíveis, logo os produtos são capazes de reagirem entre si e reformar os reagentes. Existe um termo na Química que explica o fato das reações químicas tenderem para um estado de equilíbrio, é chamado de equilíbrio químico. O equilíbrio químico é um estado em que a velocidade da transformação dos reagentes em produtos é exatamente igual à velocidade da transformação dos produtos em reagentes. Nessas condições, não há transformação aparente do sistema, mas as reações direta e inversa se processam simultaneamente a uma mesma velocidade. O equilíbrio químico pode ser descrito em termos de considerações cinéticas ou termodinâmicas. Cineticamente, como é definido o equilíbrio químico? O equilíbrio é um estado dinâmico, em que cada espécie participante da reação se forma exatamente na mesma taxa em que é consumida. Ou seja, as reações direta e inversa se processam simultaneamente com a mesma velocidade. Termodinamicamente, como é definido o equilíbrio químico? Antes de mais nada, a termodinâmica é a área da ciência que estuda os efeitos de trabalho e calor envolvidos em um processo físico e as limitações impostas pela natureza nas conversões de calor em trabalho. A termodinâmica tem como objetivos estabelecer os critérios para se determinar a estabilidade da matéria, as condições e a direção com que uma transformação física ou química espontânea ocorre. Com a definição acima, podemos estabelecer que o equilíbrio químico é um estado de máxima estabilidade termodinâmica para o qual um sistema químico tende espontaneamente, à temperatura e pressão fixas. “Aplicando-se uma perturbação qualquer a um sistema em equilíbrio,o sistema responderá de forma a minimizar o efeito desta perturbação e restaurar o equilíbrio sob um novo conjunto de condições”. Le Chatelier Este princípio se aplica aos fatores que podem deslocar o equilíbrio químico, que são: concentração,temperatura e pressão. Se em um sistema em equilíbrio se modifica a concentração de uma das substâncias envolvidas, como a velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração desta substância, a velocidade num dos sentidos da reação será maior, consequentemente, o equilíbrio se desloca para o lado que permitirá que novamente essas velocidades se igualem. Alterando as concentrações das substâncias e mantendo o equilíbrio. O fator pressão só interfere no equilíbrio químico que apresenta substâncias gasosas e quando há variação de número de mols entre reagentes e produtos destas substâncias gasosas. As reações químicas ocorrem sempre com variação de calor: temos aquelas que liberam calor (exotérmicas) e aquelas que absorvem calor (endotérmicas).
Em seguida foram medidas as absorbâncias das 5 soluções no comprimento de onda determinado anteriormente. Tabela 03: Absorbâncias do tiocianato de ferro. E na última parte do experimento, com o auxílio da pipeta, foram preparadas soluções nos erlenmeyers de acordo com a tabela abaixo e também foram medidas as absorbâncias no comprimento de onda escolhido na primeira etapa. RESULTADOS E DISCUSSÕES A partir dos dados da tabela 01, obteve-se o gráfico 01 da absorbância máxima. Balões Absorbância 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0,
Com os volumes do nitrato de ferro e tiocianato de potássio, é possível calcular a concentração de tiocianato na mistura que servirá no cálculo do equilíbrio de complexação. Concentrações de Potássio Balão 1 Balão 2 0, 002 − 1000 𝑚𝐿 0, 002 − 1000 𝑚𝐿 𝑥 − 0, 50 𝑚𝐿 𝑥 − 0, 80 𝑚𝐿 𝑥 = 0, 00000004 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝑥 = 0, 000001 𝑚𝑜𝑙/𝐿 Balão 3 Balão 4 0, 002 − 1000 𝑚𝐿 0, 002 − 1000 𝑚𝐿 𝑥 − 1, 0 𝑚𝐿 𝑥 − 1, 5 𝑚𝑙 𝑥 = 0, 0000016 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝑥 = 0, 00002 𝑚𝑜𝑙/𝐿 Balão 5 0, 002 − 1000 𝑚𝐿 𝑥 − 2, 0 𝑚𝐿 𝑥 = 0, 000003 𝑚𝑜𝑙/𝐿 Todas essas concentrações devem ser divididas pelo volume do balão uma vez que foram completadas até o menisco dando a seguinte tabela. Balões [KSCN] 1 1,6 x 10- 2 4,0 x 10- 3 6,4 x 10- 4 8,0 x 10- 5 1,2 x 10- Tabela 04: Concentrações de tiocianato. Com os dados das tabelas 03 e 04, pode-se esboçar um gráfico que mostra a relação absorbância versus concentração do tiocianato de potássio.
Solução Fe(NO3) 0,002mol/L
0,002mol/L
0,1mol/L Absorbância (nm) Concentração A 5mL 1mL 4mL 0,093 -5,11 x 10- B 5mL 2mL 3mL 0,188 -2,5 x 10- C 5mL 3mL 2mL 0,268 -4,19 x 10- F 5mL 0 5mL 0 0 Tabela 5 Para calcular a concentração de complexação do [Fe(SCN)]2+ usaremos a equação simplificada que representa a formação do complexo conforme a equação abaixo: Fe+3 (aq) + SCN- (aq) ⇌ [Fe(SNC)]+2 (aq) Assim obtendo a equação de constante de equilíbrio: Keq = [Fe(SCN)]+2^ / [Fe+3]. [SCN-] Fórmula 1 - k, constante de equilíbrio Para isso determinamos as concentrações de produtos e reagentes a partir dos dados da tabela 4. Fe(NO 3 ) 3 0,002 mol — 1000 mL x — 5 mL x = 4 x 10-4^ mol/L SCN: Solução A) 0,002 mol — 1000 mL x — 1 mL x = 8 x 10-5^ mol/L Solução B) 0,002 mol — 1000 mL x — 2 mL x = 1,6 x 10-4^ mol/L Solução C) 0,002 mol — 1000 mL x — 3 mL x = 2,4 x 10-4^ mol/L
Finalmente, a partir das concentrações de Fe(SCN)+2, Fe+3^ e KSCN-^ e utilizando a fórmula 1, mostrada anteriormente, podemos determinar a constante de equilíbrio do complexo para cada balão (A, B e C). Solução A) A + B ⇌ AB I 4 x 10-4^ 8 x 10-5^0 M 4x10-4^ - ( - 5,11 x 10-5)^ 8 x 10-5^ - ( - 5,11 x 10-5)^ 5,11 x 10- E 4,51 x 10-4^ 1,31 x 10-4^ 5,82 x 10- Keq = [Fe(SCN)]+2^ / [Fe+3][SCN-] ⇒ Keq = 5,82 x 10-4^ / (4,51 x 10-4)(1,31 x 10-4) ⇒ Keq = 9. Solução B) A + B ⇌ AB I 4 x 10-4^ 1,6 x 10-4^0 M 4x10-4^ - (-2,5 x 10-5)^ 1,6 x 10-4^ - (-2,5 x 10-5)^ 2,5 x 10- E 4,25 x 10-4^ 1,85 x 10-4^ 2,5 x 10- Keq = [Fe(SCN)]+2^ / [Fe+3][SCN-] ⇒ Keq = 2,5 x 10-5^ / (4,25 x 10-4)(1,85 x 10-4) ⇒ Keq = 318 Solução C) A + B ⇌ AB I 4 x 10-4^ 2,4 x 10-4^0 M 4x10-4^ - (-4,19 x 10-5) 2,4 x 10-4^ - (-4,19 x 10-5) 4,19 x 10- E 4,4 x 10-4^ 2,82 x 10-4^ 7,22 x 10- Keq = [Fe(SCN)]+2^ / [Fe+3][SCN-] ⇒ Keq = 7,22 x 10-4^ / (4,4 x 10-4)(2,82 x 10-4) ⇒ Keq = 5. A partir dos resultados obtidos podemos observar a disparidade dos resultados com os resultados esperados devido a erros no preparo das soluções, onde tivemos dificuldade nas medidas e falta de balões suficientes para o preparo das soluções,
Considerando que os resultados obtidos no experimento foram divergentes dos resultados esperados e enunciados na literatura, podemos considerar que a determinação da constante de equilíbrio do complexo não foi efetiva, devido a erros de execução e cálculos, que foram apontados nos resultados obtidos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ● UNESP. Espectrofotometria. Disponível em: https://www.dracena.unesp.br/Home/Graduacao/espectrofotometria.pdf. Acesso em: 27 de outubro de 2023. ● SANTANA, Genilson Pereira. Equilíbrio Químico. São Paulo: Clube da Química, 2013. ● ATKINS, P., Paula J.: Físico Química. 7°ed. Vol. 1 editora LTC. 2003. ● Equilíbrio Químico, Aula 2. Universidade Federal de Minas Gerais – ICEx - Departamento de Química Fundamentos de Química Analítica (2009).
