Equilíbrio Quimico

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EQUILÍBRIO QUÍMICO : Comprovação do princípio de Le Chatelier através do ensaio com tinturas de iodo Mateus Monteiro Rodrigues 6 de março de 2015 RESUMO Este trabalho trata sobre Princípio de Le Chatelier ao estudar o deslocamento do equilíbrio químico usando solubilidade do iodo em solventes polares e apolares e de reações químicas. Foram preparadas soluções em equilíbrio químico e adicionados substâncias a estas para que ocorresse o deslocamento do equilíbrio para um dos lados da reação pela adição de um novo solvente com afinidade polar com apenas um dos elementos ou que reagissem com apenas um dos elementos. PALAVRAS-CHAVE: Equilíbrio químico, princípio de Le Chatelier, iodo. ABSTRACT This work deals with about Le Chatelier’s principle to study the displacement of chemical equilibrium using solubility of iodine in nonpolar and polar solvents and chemical reactions. Solutions were prepared in chemical equilibrium and added to these substances so that the equilibrium displacement occurred for one of the sides of the reaction by the addition of a new solvent with polar affinity with only one of the elements or which react with only one element. KEYWORDS: Chemical equilibrium, Le Chatelier’s principle, iodine.

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Relatório de Laboratório de Química sobre equilíbrio químico.

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EQUILÍBRIO QUÍMICO :Comprovação do princípio de Le Chatelier através do ensaio

com tinturas de iodo

Mateus Monteiro Rodrigues

6 de março de 2015

RESUMO

Este trabalho trata sobre Princípio de Le Chatelier ao estudar o deslocamento do equilíbrioquímico usando solubilidade do iodo em solventes polares e apolares e de reações químicas.Foram preparadas soluções em equilíbrio químico e adicionados substâncias a estas para queocorresse o deslocamento do equilíbrio para um dos lados da reação pela adição de um novosolvente com afinidade polar com apenas um dos elementos ou que reagissem com apenas umdos elementos.

PALAVRAS-CHAVE: Equilíbrio químico, princípio de Le Chatelier, iodo.

ABSTRACT

This work deals with about Le Chatelier’s principle to study the displacement of chemicalequilibrium using solubility of iodine in nonpolar and polar solvents and chemical reactions.Solutions were prepared in chemical equilibrium and added to these substances so that theequilibrium displacement occurred for one of the sides of the reaction by the addition of a newsolvent with polar affinity with only one of the elements or which react with only one element.

KEYWORDS: Chemical equilibrium, Le Chatelier’s principle, iodine.

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1 INTRODUÇÃO

Todo o universo gira em torno do equilíbrio. De acordo com a termodinâmica, todos ossistemas tendem ao equilíbrio. De fato, o equilíbrio é por definição o último estado atingido porum sistema livre de perturbações; é uma raridade universal. É importante apenas como umguia de comportamento, isto é, como uma indicação da direção em que caminham os fenômenosnaturais. Seguindo esta ordem também estão as reações químicas.

Determinadas reações químicas, em vez de continuar até que os reagentes acabem e a reaçãocesse, são reversíveis, ou seja, ocorrem em dois sentidos simultâneos, em que os reagentes sãotransformados em produtos e os produtos são transformados em reagentes ao mesmo tempo.Se essas reações simultâneas ocorrerem com a mesma taxa de desenvolvimento, isto é, com amesma velocidade, temos então um equilíbrio químico.

Esse equilíbrio químico não é estático, mas sim dinâmico. Apesar de macroscopicamentenão ocorrerem alterações e parecer que está estabilizado em certo estado, na realidade as trocasou compensações entre as partes do sistema ou entre o sistema e a sua vizinhança continuamacontecendo microscopicamente. Cada reação reversível possui uma constante de equilíbriocaracterística e que depende somente da temperatura. Em 1884 o cientista francês Henri LouisLe Chatelier enunciou um princípio geral conhecido pelo nome Princípio de fuga ante a força,ou simplesmente, princípio de Le Chatelier, que defendia a teoria de que quando se exerceuma ação num sistema em equilíbrio (variação de pressão, temperatura, concentração) este sedesloca, procurando minimizar a ação do fator aplicado.

Vemos que o estudo do equilíbrio químico tem uma importância econômica e biológica con-siderável. Por exemplo, a regulação desse equilíbrio afeta o rendimento dos produtos fabricadosnas indústrias químicas e também afeta o funcionamento do organismo humano e dos animais,como no sistema-tampão que o sangue apresenta, mantendo o seu pH estável.

2 METODOLOGIA

2.1 MATERIAIS

• Água destilada

• Iodo (I2)

• Iodeto de potássio (KI)

• Tiossulfato de sódio (Na2S2O2)

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2.2 MÉTODOS

A partir de um levantamento bibliográfico, constatou-se que a reação entre iodo (I2) e iodetode potássio (KI) gerando os íons K+ e 3I− em meio aquoso atinge facilmente o equilíbrioquímico, levando-se em consideração esse fato foram preparadas soluções contendo tal sistemade equilíbrio.

O primeiro procedimento foi a preparação do sistema de equilíbrio, no qual foram coloca-dos, em um tubo de ensaio, 5mL de água e uma ponta de espátula de iodeto de potássio (KI).Em outro tubo de ensaio também foram colocados 5mL de água e foi acrescentado um cris-tal de iodo (I2). Ao final foram anotados os resultados referentes a ocorrência da solubilidadedas substâncias em suas respectivas soluções e a junção das soluções obtidas em único tubo deensaio.

O segundo procedimento foi feito para observar o deslocamento do equilíbrio pela variaçãonas concentrações dos reagentes, no qual primeiro se dividiu o conteúdo do segundo tubo deensaio em três novos tubos, cujo o terceiro foi usado para comparações. Para remover o iodo(I2) foram adicionados a um dos tubos 3mL de hexano, agitando a solução em seguida. Pararemoção do íon I−2 foi realizado o seguinte processo que consiste em a adicionar ao outo tubode ensaio 26 gotas de tiossulfato de sódio (Na2S2O2).

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES

A solução de iodeto de potássio (KI) apresentou somente uma fase que teve como principalcaracterística a total transparência, este fato é um indicio de que houve solubilização da subs-tância e pode ser constato a veracidade do fato na literatura pois o iodeto de potássio é umasubstância polar assim como água e estas formam um composto iônico de substâncias polares.A solução de iodo (I2) apresentou somente uma fase de aparência translúcida, ou seja, não eratotalmente transparente, um indício de que houve a solubilização da substância, mas o fato quetambém pode ser constato não é verdadeiro, pois o iodo é um sólido molecular pouco solúvelem água devido à diferença de polaridade, ou seja, o iodo é apolar e a água polar.

Ao adicionar a solução contendo iodeto de potássio à solução de iodo a coloração translucidadesta foi rapidamente modificada até ficar parda que é uma característica do íon I3−, ou seja,ocorreu a reação imediata entre os elementos e como é sabido a velocidade de uma reaçãoquímica pode ser expressa matematicamente através da seguinte expressão conhecida como leida velocidade:

aA+bB = cD+dD

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v1 = k1 [A]a [B]b

Na qual a e b são os coeficientes estequiométricos e [A] e [B] as respectivas concentraçõesde cada elemento, k é uma constante denominada constante de velocidade. Aplicando esseconceito em casos como o estudado nesse texto onde há o equilíbrio químico obtemos:

aA+bB cD+dD

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d

Em sistema equilibrado as velocidades das reações direta e inversa são iguais e a partir dessaigualdade encontramos uma constante denominada constate de equilíbrio, esta estabelece umarelação matemática entre os valores das concentrações das substâncias:

kc =[A]a [B]b

[C]c [D]d

Essa afirmação levou o químico francês Henri Le Chatelier a enunciar o seguinte princípio:“-Se uma perturbação é aplicada a um sistema em equilíbrio, o equilíbrio irá se alterar parareduzir o efeito da perturbação”. Princípio é um enunciado que expressa uma regularidade danatureza e são enunciados depois de muitas observações.

A primeira observação foi feita ao adicionar, a um primeiro tubo de ensaio, hexano um com-posto apolar capaz apenas de dissolver o iodo e que não se mistura à água e por ser menos densoflutua sobre a mesma, ao agitar o conteúdo a fase do hexano ficou lilás, tal cor é característicado iodo, esse fato mostra que há a presença de um dos reagentes na solução, também pode serobservado que a cor parda da solução aquosa foi gradualmente perdendo a intensidade, ou seja,houve uma diminuição da concentração do íon I3− que serve como indício do princípio emquestão pois aconteceu a reação química inversa consumindo o íon para a produção.

A segunda observação foi realizada ao adicionara, a outro tubo de ensaio, tiossulfato desódio (Na2S2O2) que é capaz de reagir quimicamente apenas com o íon I3−, após a adição deexatamente 26 gotas dessa substância à solução verificou-se que a mesma perdeu totalmentesua coloração parda, mas após alguns instantes a cloração parda foi restituída gradualmente oque índica houve o consumo do tiossulfato de sódio até cessar a reação com o íon I3− e a partirdesse momento houve consumo dos reagentes, iodeto de potássio e iodo, para a produção do

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íon I3−.

4 CONCLUSÃO

Com a realização do presente experimento, podemos, a partir das várias etapas, colocarem prática vários conceitos da química como solubilidade, cinética química, reações e é claroequilíbrio químico.

Ao analisar uma característica qualitativa das substâncias estudadas, no caso a cor, primei-ramente usou-se a afinidade polar entre o hexano e o iodo, assim constatamos a presença deiodo na solução sendo ele um reagente e com a sua retirada através de deduções empíricas comembasamento na teoria verificando-se o consumo dos produtos para a produção dos reagentes,reação inversa. E em segundo usando a reação entre o tiossulfato de sódio e o íon I3− obser-vando que essa reação não obedece as leis de equilíbrio portanto ela cessou ao se esgotar seusreagentes, constatou-se também empiricamente o consumo de reagentes para a produção dosprodutos, assim conclui-se que quando se diminui a concentração de um participante, o equi-líbrio se desloca na direção de sua formação e para esse caso o Princípio de Le Chatelier foidemonstrado.

Pensando analogamente é possível concluir o que ocorreria se adicionássemos, de algumamaneira, um dos participantes o equilíbrio se deslocaria na direção de seu consumo. Tempera-tura, pressão e outros fatores também perturbam o equilíbrio e a demonstração experimental doprincípio em questão para esses casos é uma ótima sugestão para trabalhos futuros.

REFERÊNCIAS

Peruzzo, Francisco Miragaia, 1947 – Química na abordagem do cotidiano / FranciscoMiragaia Peruzzo, Eduardo Leite do Canto. – 3. ed. – São Paulo: Moderna, 2003.

Equilíbrio termodinâmico. Disponível em:<www.cienciadosmateriais.org/index.php?acao=exibir&cap=15&top=267>. Acessoem: 16 fev. 2015.

Equilíbrio Químico. Disponível em:<http://www.brasilescola.com/quimica/equilibrio-quimico-.htm>. Acesso em: 16fev. 2015.