EQUILIBRIO QUMICO

1. INTRODUO

As reaes qumicas podem ocorrer de diferentes formas, algumas ocorrem completamente, ou seja, todo o reagente consumido durante o processo, se transformando no produto, sendo as reaes deste tipo, denominadas irreversveis. No entanto, h casos em que a reao ocorre simultaneamente nos dois sentidos, o que significa que ao mesmo tempo em que os reagentes se transformam em produto, os produtos se transformam em reagentes. Essas reaes so conhecidas como reaes reversveis.

As reaes ocorrem em ambos os sentidos da equao at que em dado momento, elas se contrabalanam e o sistema permanece como se nenhuma reao estivesse ocorrendo, o que significa que os reagentes e os produtos se mantero inalterado, exceto com alguma interveno, o que se denomina uma reao em estado de equilbrio. Esse estado caracterizado pelas velocidades das reaes direta e inversa, onde a primeira diminui ao longo do tempo e a outra aumenta, at alcanarem em dado tempo, a mesma velocidade, como se pode observar na figura 1. As reaes continuam ocorrendo, entretanto no visveis a olho nu, pois na mesma medida que se forma produto, est se formando o reagente, tendo assim um equilbrio dinmico.

Figura 1. Velocidades da reao at atingir o equilbrio.

Fonte: FELTRE, 2004, p.181

Tem-se seguindo a Lei da ao das massas, para o equilbrio qumico, que a constante de equilbrio em funo das concentraes em mol/L o produto das concentraes dos produtos da reao dividido pelo produto das concentraes dos reagentes, todas elevadas a expoentes iguais aos seus coeficientes na equao qumica considerada, ou seja:

possvel perturbar o equilbrio, alterando a constante de equilbrio, atravs de aumento ou diminuio da concentrao das substncias, de temperatura ou de presso, o que faz com que altere a velocidade da reao direta ou inversa, provocando mudanas nas concentraes, estabelecendo um novo estado de equilbrio. (FELTRE,2004). Este novo estado de equilbrio alcanado pois, segundo o Principio de Chtelier, de 1884, quando um sistema em equilbrio qumico sujeito a qualquer perturbao, este tende a se ajudar de modo a reduzir esses efeitos, restabelecendo assim o equilbrio. (RUSSELL, 2008).

2. OBJETIVO

Observar alguns fatores que influenciam no deslocamento do equilbrio qumico de uma reao, como concentrao e temperatura, demonstrando praticamente e analisando assim o carter reversvel de algumas reaes qumicas.

3. MATERIAIS E METODOS

3.1. Materiais Utilizados

- Dicromato de potssio 0,1M

- Cromato de potssio 0,1M

- Hidrxido de sdio 1M

- Acido clordrico 1M

- Nitrato de prata

- Amnia 2M

- Soluo de cloreto de cobalto

- 5 tubos de ensaio

- Pipeta volumtrica

- Bquer contendo gua aquecida

- Bquer contendo gua gelada

3.2. Metodologia

Nas trs reaes ocorridas importante observar o estado dos materiais utilizados, se no contaminados e se esto devidamente limpos, identificando posteriormente os tubos de ensaio a ser utilizados. Trata-se de analises qualitativa, portanto os volumes podem ser alterados, acrescentando-os at que ocorra a reao esperada.

a) Em um tubo de ensaio acrescenta-se cerca de 2 ml da soluo de dicromato de potssio (K2Cr2O7) e em um segundo tubo acrescenta-se a mesma quantidade de cromato de potssio (K2CrO4). Com o auxilio de uma pipeta, acrescenta-se no primeiro tubo uma soluo da base hidrxido de sdio (NaOH) at que seja observada a sua reao, anotando assim os resultados. Repete-se o procedimento com o segundo tubo, no entanto, acrescentando agora, a soluo de cido clordrico (HCl), observando e registrando a reao ocorrida.

b) Utilizando um terceiro tubo de ensaio, adiciona-se a soluo de nitrato de prata (AgNO3) e, em seguida, algumas gotas de cido clordrico (HCl). Aps observar a reao ocorrida entre os dois reagentes, adiciona-se, gota a gota, uma soluo contendo amnia. Desta forma uma nova reao ir ocorrer e deve ser analisada e registrada.

c) Adicionam-se em dois tubos de ensaio, quantidades aproximadas da soluo de cloreto de cobalto (CoCl2). Previamente, enchem-se dois bqueres com gua, aquecendo o liquido do primeiro at aproximadamente 60C, para melhor visualizar a reao, e no outro acrescentar gelo, para que a temperatura reduza. Um tubo de ensaio deve ser colocado dentro de cada bquer, deixando em repouso at que as reaes comecem a ocorrer, sendo registradas para analise.

4. RESULTADOS E DISCUSSES

Durante o primeiro experimento foi observado que, ao se adicionar hidrxido de sdio ao dicromato de potssio, este mudava sua cor do alaranjado para o amarelo. E adicionando cido clordrico ao cromato de potssio, este mudou do amarelo para o alaranjado, como observado nas figuras 2 e 3. Desta maneira, concluiu-se que o on cromato responsvel pela cor da soluo reage com o H+ do cido, resultando no on dicromato; e o on dicromato, ao reagir com a hidroxila da base, resulta no on cromato. Portanto o pH do meio influencia no equilbrio desta reao que desloca-se a fim de voltar ao equilbrio, mudando a cor da soluo.

1

Figura 2 na esquerda, a soluo de dicromato de potssio e direita, cromato de potssio.

Figura 3 as solues aps as adies de NaOH e HCl, respectivamente.

Durante o segundo experimento, formou-se, na reao entre o nitrato de prata e o cido clordrico, um precipitado branco de aspecto leitoso, caracterstico dessa reao. Aps adicionar o hidrxido de amnio, o volume do precipitado comeou a diminuir, indicando que a reao estava se deslocando no seu sentido inverso. Entretanto, diferentemente do esperado, a soluo no se dissolveu completamente, sobrando pouca quantidade de precipitado no fundo do tubo de ensaio, no qual, independente do volume de hidrxido de amnio adicionado, no desaparecia. Essa anormalidade pode ter ocorrido devido a algum contaminante em um dos reagentes ou at mesmo no prprio tubo de ensaio.

No ltimo, observou-se a influncia da temperatura no equilbrio qumico, para isso, foi utilizada uma soluo de cloreto de cobalto alcolico, que segue a seguinte equao qumica:

azul rosa

Quando o tubo de ensaio foi inserido no bquer com gua quente, aquecendo a soluo, que anteriormente possua uma tonalidade rosa, como pode ser observado na figura 4, esta foi escurecendo, tornando-se roxa at adquirir a tonalidade azul escura, evidenciando que a reao estava ocorrendo em seu sentido inverso. Quando resfriada, no entanto, continuou na tonalidade rosa, entretanto ficando mais clara. Desta maneira, pode-se concluir que o sentido direto desta reao exotrmico e seu sentido inverso, endotrmico. A mudana da colorao pode ser observada na figura 5.

Figura 4 soluo de cloreto de cobalto alcolico em temperatura ambiente

Figura 5 esquerda a soluo aquecida e direita, resfriada

5. CONCLUSO

Por meio da realizao dos experimentos, conclui-se que uma reao em estado de equilbrio qumico permanece em equilbrio, quando no h interferncias externas que pertubem o sistema. Dessa forma, quando o sistema pertubado, este tende a se mover para alcanar o equilbrio, diminuindo a ao de agentes externos, comprovando o Princpio de Le Chantelier.

Assim como observado nas prticas experimentais, existem fatores que interferem no estabelecimento do equilbrio, que podem ser notados pela mudana de cor de um sistema observado, gerada pela adio de reagente no sistema ou aumento da temperatura.

Os experimentos foram vlidos para determinar do princpio de Le Chatelier e as interferncias causadas por agentes externos no equilbrio qumico.

6. REFERNCIAS

RUSSEL, J. B.Qumica Geral2 ed.V. 1, So Paulo: Pearson Makron Books, 2008.

FELTRE, Ricardo.Qumica Geral 6 ed.V. 2. So Paulo. Moderna, 2004.

MAHAN, Bruce M., MYERS, Rollie J. Qumica um curso universitrio 11 edio. V1. So Paulo: blucher, 1995

Brasil Escola. Variao de entalpia nas reaes. Disponvel em: Acesso em: 07 set 2014.

7. ANEXO

Respostas questes ps-laboratrio:

1) Quais as cores do on cromato? E do on dicromato?

As cores dos ons dicromato e cromato so, respectivamente, laranja e amarela.

2) Qual observao uma evidncia de que a reao reversvel?

Uma reao dada como reversvel quando, ao mesmo tempo em que est se formando produto, o produto tambm forma as substncias dos reagentes.

3) Explique, com base na lei de Le Chatelier, como o equilbrio da reao cromato dicromato afetado com a adio de um cido.

O princpio de le chtelier Estabelece que a posio do equilbrio sempre mudar na direo que minimize a ao de uma fora externa aplicada ao sistema. Visualizando a equao da reao, observa-se que ao adicionar cido clordrico no sistema aumenta-se a concentrao de H+, pelo princpio de le chtelier, o sistema minimiza Visa minimizar essa influncia externa, assim deslocando o equilbrio para a esquerda aumentando a produo de dicromato de potssio.

4) Idem, com a adio de uma base.

No caso do hidrxido de sdio o contrrio do caso anterior observado pois esse reage com os ons H+, assim reduzindo sua concentrao, logo o equilbrio e deslocado para a direita, aumentando a produo de cromato de potssio.

5) Escreva a expresso matemtica para a constante de equilbrio das reaes estudadas.

A expresso matemtica da constante de equilbrio pode ser dada pelo produto das concentraes dos reagentes no equilbrio elevados aos seus respectivos coeficientes estequiomtrico, dividido pelo produto das concentraes dos produtos no equilbrio elevados aos seus respectivos coeficientes estequiomtrico (MAHAN, MYERS, 1995). Assim chega-se a expresso:

6) Apesar de haver muitas espcies envolvidas nas reaes do item 2.1.b, somente uma delas visvel. Qual esta espcie, e por que a nica que pode ser visualizada?

A substncia responsvel pela colorao esbranquiada o sal cloreto de prata, sal no solvel em gua. Pois como as outras espcies envolvidas no processo so solveis em gua e assim no podem ser identificadas sem usos de instrumentos.

7) O que foi observado com a adio de NH3 no item (c)? Como pode ser explicada a partir da lei de Le Chatelier?

Ao se adicionar o hidrxido de amnia a soluo, esse reage com os tomos insolveis de Ag+, formando o complexo solvel diamin-prata [Ag(NH3)2]+. Pelo princpio de Le Chatelier, a reduo na concentrao de ons de Ag+, desloca o equilbrio para a esquerda da equao, fazendo com que a produo de cloreto de prata (substncia responsvel pela colorao esbranquiada) diminua. Assim tornando o conjunto incolor.

8) Com base nos resultados obtidos aps o resfriamento e aquecimento (Parte A1), demonstre o que acontece com Kc:

a) Durante o resfriamento b)Durante o aquecimento

Experimentos mostram que se uma reao for exotrmica, isto , se variao de entalpia maior que zero (H > 0), sua constante de equilbrio diminuir a medida que a temperatura aumentar"(MAHAN, MYERS, 1995), do contrrio tambm vlido, diminuindo a temperatura a constante de equilbrio aumenta. Avaliando os resultados experimentais pode se inferir que a soluo resfriada de colorao rosa, indica o processo esquerda da reao, que por sua vez exotrmico, reao direta. E a reao inversa, a direita da reao, o processo endotrmico.