68747063 Manual de Formacao Modulo Reaccoes Quimicas e Equilibrio Quimico P

Centro de Formao Profissional

Reaces Qumicas e

Equilbrio Qumico

ndice

ENQUADRAMENTO DO MDULO ............................................................................. 0 Objectivos Pedaggicos............................................................................................... 1 Objectivos Gerais......................................................................................................... 1 Objectivos Especficos ................................................................................................. 1 1. Introduo ................................................................................................................ 2

1.1 Sensibilizar ............................................................................................................. 2

1.2. Constituio dos materiais .......................................................................................... 3

1.2.1 Relao densidade de um gs / massa molar............................................................. 7

1.2.2 Compostos inicos ..................................................................................................10

1.3. Como escrever a frmula qumica de uma substncia..................................................12

1.3.1 ALGUMAS REGRAS DE NOMENCLATURA INORGNICA ..............................................12

Lista de ies ................................................................................................................14 I NOMENCLATURA DE IES MONOATMICOS ...........................................................14

1.3.2. Sais.......................................................................................................................15

1.3.3. Hidrxidos .............................................................................................................16

1.3.4. xidos: .................................................................................................................17

CURIOSIDADES.........................................................................................................17 1.4.O que se entende por transformao?.........................................................................25

1.4.1 Transformao fsica ...............................................................................................26

1.4.2 Transformao qumica ...........................................................................................27

2. Trocas de Energia em Reaces Qumicas.............................................................28 2.1. Reaces Qumicas e Calor ........................................................................................31

2.1.1 Energia de activao ...............................................................................................33

2.1.2 Sistema isolado.......................................................................................................34

2.1.3 Sistema fechado .....................................................................................................34

2.2 O Calor de Dissoluo ................................................................................................35

2.2.1 Compressas Quentes e Frias ....................................................................................37

3. Avano e Rendimento de uma Reaco .................................................................38 3.1 Classificao das reaces qumicas ............................................................................38

3.2 Aspectos Quantitativos das Reaces Qumicas............................................................39

3.2.1 Rendimento de uma reaco ...................................................................................40

3.2.2 Reagente limitante e reagente em excesso ...............................................................42

3.2.3 Reagentes com impurezas .......................................................................................43

4. EQUILBRIO QUMICO ...........................................................................................45 4.1 Reversibilidade das Transformaes Fsicas e Qumicas ................................................47

4.2 Constantes de equilbrio para sistemas homogneos e heterogneos ............................48

4.2.1 Noo de Sistema: ..................................................................................................48

4.2.2 Equilbrio Dinmico: ................................................................................................49

4.2.3 EXTENSO DAS REACES: ....................................................................................52

4.2.4 Constantes de Equilbrio expressa em termos de concentrao ..................................53

4.2.5 Factores que afectam o equilbrio qumico ................................................................55

5. Concluses .............................................................................................................60 6. Bibliografia ..............................................................................................................61 Anexos ........................................................................................................................62 Fichas de trabalho com exerccios de aplicao .........................................................62


Reaces Qumicas e Equilbrio Qumico Formadora: Helena Oliveira. - 0 -

ENQUADRAMENTO DO MDULO

Atravs do tema organizador Reaces qumicas. Equilbrio qumico homogneo, procura-se dar uma relevncia especial s reaces qumicas, tendam ou no para uma situao de esgotamento de um ou de mais do que um reagente e a situaes, como neste ltimo caso que, por serem incompletas, sero reversveis (quer em tempo real ou no) ocorrendo nos dois sentidos, em situao de equilbrio ou no.



Objectivos Pedaggicos

Objectivos Gerais

O formando dever ser capaz de compreender conceitos fsicos e qumicos e a sua interligao, leis e teorias; compreender a importncia de reaco qumica e de equilbrio qumico, o modo como alguns conceitos fsicos e qumicos se desenvolvem.

Objectivos Especficos

No final do mdulo os formandos devero ser capazes de:

Distinguir conceitos fsicos e qumicos, a sua interligao e o modo como alguns conceitos fsicos e qumicos se desenvolvem;

Identificar os vrios tipos de reaces qumicas, tendam ou no para uma situao de esgotamento de um ou de mais do que um reagente e, aplicar os conhecimentos adquiridos para explicar fenmenos que se observam no dia a dia.

Interpretar a ocorrncia de reaces qumicas incompletas em termos moleculares como a ocorrncia simultnea das reaces directa e inversa, em sistema fechado.

Identificar equilbrio qumico como um estado de equilbrio dinmico.

Desenvolver a capacidade de analisar dados recolhidos luz de um determinado modelo ou quadro terico.



1. Introduo

1.1 Sensibilizar

Conhecer e compreender a composio do mundo natural e do artificialmente construdo leva-nos ao estudo dos materiais, sua diversidade e constituio.

Os qumicos, ao procurarem estudar as propriedades desses materiais, tomam o conceito de substncia como central e mostram que a natureza qumica das substncias assenta no conceito de elemento qumico. Embora o nmero de elementos conhecidos seja limitado, eles so entidades mgicas capazes de explicar a grande variedade de substncias conhecidas e, porventura, as que existiro no futuro

O conhecimento qumico hoje imprescindvel no s para a interpretao do mundo actual, como tambm para a construo de novas formas de matria. Os qumicos conseguem j fazer novas molculas e estudar as suas propriedades!...

Este mdulo, partindo da diversidade do mundo natural, leva-nos a uma pequena sistematizao de saberes relevantes no estudo da Qumica, com o objectivo de consolidar algumas ideias-chave para a construo de mais conhecimento qumico.



1.2. Constituio dos materiais

Os materiais so constitudos por matria. Matria tudo o que ocupa espao e tem massa. A matria , pois, tudo o que nos rodeia, quer se possa ver e tocar (como gua, a terra e as plantas) quer no se possa ver (como o ar).

A matria pode existir em trs estados: no estado slido (os slidos, como uma placa de cobre), no estado lquido (os lquidos, como a gua) e no estado gasoso (os gases, como o ar).

Um slido matria com uma forma rgida e um volume fixo que praticamente no se altera com as variaes de temperatura e de presso.

Um lquido tem um volume fixo mas no tem uma forma fixa, e adapta-se ao formato do recipiente que o contm. O seu volume pode variar um pouco com as alteraes de temperatura e presso.

Um gs, ao contrrio de slidos e lquidos, no tem forma e, volume fixos, e ocupa completamente o recipiente que o contm. O seu volume muito sensvel s variaes de temperatura e de presso.

A maior parte dos materiais que nos rodeiam e que utilizamos no nosso dia-a-dia no existem na Natureza nessa forma; eles sofrem transformaes fsicas e qumicas para poderem ser usados de acordo com os fins a que se destinam.

A qumica dos materiais est presente na nossa vida diria. Ela tem a ver com o que comemos, com o que vestimos, com fibras, com plsticos, com os medicamentos, com os combustveis, enfim



A matria constituda por vrios tipos de tomos. Os tomos so partculas mais pequenas de um elemento que retm as propriedades qumicas desse elemento e tm dimenses to pequenas que no possvel observ-los com um microscpio de elevado poder de ampliao.

Cada tomo (figura 1.1) consiste num pequenssimo ncleo, contendo partculas com carga elctrica positiva (protes) e partculas sem carga elctrica (neutres), que est rodeado por partculas de carga elctrica negativa (electres). O tomo est em equilbrio elctrico, ou seja, o balano da sua carga elctrica total zero, pois h igual nmero de cargas positivas (protes no ncleo) e negativas (electres volta do ncleo).

Figura 1.1 Constituio de um tomo

Um elemento matria que consiste num s tipo de tomos, individualmente, como o ferro (Fe). Uma substncia elementar constituda por vrios tomos do mesmo elemento combinados entre si, como o hidrognio (H2) ou o ozono (O3).

Os protes, os electres e os neutres so os trs tipos de partculas subatmicas que determinam as propriedades dos tomos. Se os tomos j so muito pequenos, as partculas subatmicas que os compem so ainda mais pequenas. Um proto tem a massa de cerca de 1,673x10-24g, um neutro tem uma massa de cerca de 1,675x10-24g e a massa de um electro de cerca 0,0009x10-24g.

Estes valores das massas das partculas subatmicas e de tomos expressos em gramas so pouco convenientes, por isso mais prtico exprimir as massas das partculas subatmicas e dos vrios tomos por meio de uma unidade chamada unidade de massa

atmica, u. Uma unidade de massa atmica define-se como um doze avos

121 da massa

de um tomo de carbono mais comum 12

C.

Ao nmero de protes do ncleo atmico d-se o nome de nmero atmico, que representado pelo smbolo Z.



soma do nmero de protes e de neutres do ncleo atmico d-se o nome de nmero de Massa e representado pelo smbolo A.

Por exemplo:

Para o tomo de C

12

6 , em que o ncleo tem seis protes, o nmero atmico igual a 6, isto Z=6, o nmero de massa 12, isto , A=12.

Num tomo neutro (sem carga), o nmero de protes igual ao nmero de electres. O comportamento qumico de um tomo depende sobretudo dos seus electres. por isso que os tomos que tm o mesmo nmero atmico tm um comportamento qumico idntico. Todos os tomos do mesmo elemento tm o mesmo nmero atmico.

O nmero de neutres presentes no ncleo de um tomo no altera nem o nmero atmico nem o comportamento qumico. Mas o nmero de neutres afecta a massa dos tomos individuais. Por exemplo, todos os tomos de carbono contm 6 protes, e a maioria (98,83%) contm 6 neutres. O seu nmero de massa portanto 6+6=12. Alguns tomos de carbono (1,07%) tm 6 protes e 7 neutres, no entanto quimicamente comportam-se como tomos de carbono, o seu nmero de massa 6+7=13.

Os tomos do mesmo elemento que tm um nmero diferente de neutres chamam-se istopos desse elemento. Por outras palavras, os istopos tm o mesmo nmero atmico (Z) mas diferem quanto ao nmero de massa (A).

Exemplo:

126 C

136 C

146 C

A cada elemento conhecido foi atribudo um smbolo qumico que consiste numa ou duas letras. O smbolo representa um tomo de um elemento: [Cl] representa um tomo de

cloro; [C] representa um tomo de carbono e representa-se da seguinte forma: C

12

6

A Nmero de Massa = Z Nmero Atmico + N Nmero de Neutres



O que significa mole em qumica?

J se viu que a unidade de massa atmica (u) proporciona uma escala relativa conveniente para as massas dos elementos. Dado que os tomos tm massas muito pequenas, seria tambm conveniente dispor de uma unidade especial para descrever um grande nmero de tomos. Assim, a unidade de quantidade de substncia definida pelo Sistema Internacional de Unidades (S.I.), mole (mol) a quantidade de uma substncia que contm tantas partculas (tomos, molculas) quantos os tomos de carbono existentes em exactamente 12 gramas do istopo de carbono-12, isto

Este nmero chamado de constante de Avogadro, em honra do cientista com o mesmo nome, e representa-se por NA. Esta constante permite fazer a transio entre o microscpio e o macroscpico e, portanto, relacionar as grandezas moleculares com as grandezas molares correspondentes. Na maioria dos casos, arredonda-se este nmero para 6,022 x 1023. Assim como uma dzia de laranjas contm 12 laranjas, 1mole de tomos de hidrognio contm 6,022 x 1023 tomos de H.

Por exemplo:

Podemos ainda dizer, que 1 mol de uma substncia gasosa ocupa nas CNPT (Condies Normais de Temperatura e Presso) o volume aproximado de 22,4L.

1 mole = 6,022045 x 1023 partculas

1mol de tomos

6,02x1023 tomos

Massa atmica em gramas

1mol de molculas (frmula)

6,02x1023 molculas

Massa molecular em gramas

22,4Litros CNPT

Gs



A generalizao Portanto, possvel:

Associar a cada quantidade de substncia n, expressa em mol, uma massa m, expressa em gramas (g), atravs do conhecimento da massa molar M, expressa em g/mol. Assim:

Mm

n =

Associar o conceito de quantidade de substncia a outras partculas como ies, electres, neutres devendo sempre especificar-se a natureza dessas partculas.

Vamos pensar

1. Qual a quantidade de gua (em mol) que tem a massa de 3,6g? 2. Qual a massa associada a 0,5mol de amonaco?

3. Qual a quantidade de oxignio (em mol) que est associada a 64g de oxignio atmico?

4. Qual a quantidade de oxignio molecular (O2) que est associada a 64g de substncia oxignio?

1.2.1 Relao densidade de um gs / massa molar

Em 1811, Avogadro estabeleceu que volumes iguais de gases diferentes, medidos nas mesmas condies de presso e temperatura, contm o mesmo nmero de partculas (fig.1.2).

Figura 1.2 Volumes iguais de gases diferentes nas mesmas condies de presso e temperatura.

Sendo n a quantidade em moles de cada gs, podemos concluir:



Experimentalmente, pode determinar-se o volume ocupado por uma mole de qualquer gs ou mistura gasosa volume molar Vm nas condies normais de presso e temperatura (CNPT), ou seja, presso de 1 atmosfera (atm) e temperatura do 0C (273K).

2

1

2

1tan,n

n

VV

tesTconsP =

Em que:

V1 representa o volume do gs 1; V2 representa o volume do gs 2; n1 representa o nmero de moles do gs 1; n2 representa o nmero de moles do gs 2.

Qualquer gs, temperatura de 0C e uma presso de 1 atm ocupa um volume de 22,4litros por MOL (= volume molar dos gases).

Se for conhecida a densidade absoluta e a massa molar de um qualquer gs, ento, possvel calcular o volume molar. Assim:

( )molarvolumemolarmassa

volumemassadensidade

==

Exemplo

Uma amostra de 1mol de oxignio molecular (O2), de densidade 1,429 g/dm3, tem uma massa de 32,00g nas CNPT. O volume molar (Vm) ser:

( )1339,2200,32429,1 =

= moldmVVmolarvolume mm

NOTA BEM: Para qualquer outro gs e vapor nas mesmas condies de presso e temperatura, o volume molar apresenta o mesmo valor, mas no a mesma massa molar.

Em resumo:

Nas condies normais de presso e temperatura (P=1atm e T=0C), o volume molar de qualquer gs 22,4dm3mol-1.

Nas condies padro [P=1atm e T=25C (298K)], este volume tem o valor de 24,5 dm3mol-1.

Assim possvel estabelecer uma relao entre quantidade de substncia e o volume ocupado por uma amostra gasosa.

Ou seja: 13 = moldmn

VVm

Como Vm constante para todos os gases nas mesmas condies de presso e temperatura, vem:

nkV = e MkP =



Classificao Peridica dos elementos

O incio da organizao sistemtica dos elementos teve lugar no sculo dezanove, quando os qumicos comearam a compreender que muitos elementos apresentavam fortes semelhanas entre si e demonstravam regularidade quanto ao seu comportamento fsico e qumico. Estes conhecimentos levaram ao desenvolvimento da Tabela Peridica dos Elementos (figura 1.3).

Figura 1.3 Tabela Peridica dos Elementos.

Os elementos esto dispostos na tabela peridica segundo a ordem crescente dos seus nmeros atmicos. Os elementos numa coluna constituem um grupo ou famlia e os elementos numa fila horizontal constituem um perodo.

Raio Atmico: a distncia mdia dos electres, que se situam na camada mais afastada, ao ncleo. Este diminui ao longo do perodo (carga nuclear aumenta e a nuvem electrnica fica mais compacta) e aumenta ao longo do Grupo.

Energia Ionizao: a energia necessria fornecer ao tomo para remover um electro. Esta diminui ao longo do Grupo e aumenta ao longo do perodo.



Electronegatividade: a capacidade que os tomos tm de atrarem para si prprios os electres de outros tomos. Esta diminui ao longo do Grupo e aumenta ao longo do Perodo.

A tabela peridica correlaciona o comportamento qumico dos elementos de uma forma sistemtica que ajuda a recordar e a compreender muitos factos.

1.2.2 Compostos inicos

Quando se retira ou adiciona electres a um tomo neutro, forma-se uma partcula carregada chamada io. Quando um tomo perde electres torna-se um io positivo ou catio passando a ter excesso de cargas positivas; ao ganhar electres torna-se um io negativo ou anio. Por exemplo, um tomo de sdio [Na] pode facilmente perder um electro para se transformar num catio representado por Na+ e designado catio sdio:

Um tomo de cloro [Cl] pode ganhar um electro para se transformar num anio representado por Cl (designado io cloreto);

O cloreto de sdio (NaCl), que o sal de cozinha, um composto formado por caties Na+ e anies Cl. Uma amostra de cloreto de sdio consiste em igual nmero de ies Na+ e Cl dispostos formando uma rede tridimensional. A proporo de ies Na+ para ies Cl de 1:1, por isso, o composto electricamente neutro (fig.1.4). Os compostos qumicos constitudos por ies chamam-se compostos inicos.



Figura 1.4 Estrutura cristalina do cloreto de sdio.

Um tomo pode perder ou ganhar mais do que um electro, como o caso do magnsio (Mg), que pode formar o io Mg2+; do alumnio (Al) que pode formar o io Al3+ ou do enxofre (S) que pode formar o io S2-.

Na natureza existe uma imensa variedade de substncias com propriedades diferentes. A maior parte das substncias no existe na forma atmica, associam-se formando pares de tomos associados em molculas. As molculas so unidades de matria que consistem em dois ou mais tomos combinados numa proporo definida. Quando todos os tomos numa molcula so iguais, trata-se de uma substncia elementar [oxignio (O2), hidrognio gasoso (H2) e azoto (N2)] (fig.1.5).

Figura 1.5 Frmula de estrutura das molculas de hidrognio e Oxignio e azoto.

Uma substncia composta ou composto qumico constituda por tomos de diferentes elementos combinados numa proporo definida. Exemplos de compostos qumicos incluem o dixido de carbono (CO2) e a gua (H2O) (fig. 1.6).

CO2

Figura 1.6 Frmula de estrutura das molculas de dixido de carbono e gua.



J vimos que os elementos individuais so representados por smbolos qumicos. Para representar substncias, combinam-se esses smbolos qumicos em frmulas

qumicas. Uma frmula qumica expressa a composio qumica de uma substncia em termos dos smbolos dos elementos envolvidos (composio qualitativa) e da sua proporo de combinao (composio quantitativa).

Uma frmula molecular mostra o nmero exacto de tomos de cada elemento numa molcula. As molculas mais simples so as molculas s com dois tomos, chamadas molculas diatmicas. As substncias elementares que existem como molculas diatmicas em condies atmosfricas normais incluem o oxignio (O2), hidrognio gasoso (H2) e azoto (N2) (fig.1.5).

Uma molcula pode conter mais do que dois tomos do mesmo tipo, como no ozono (O3) ou de tipos diferentes, como no amonaco (NH3) (fig.1.7). As molculas que contm mais do que dois tomos so chamadas molculas poliatmicas. [1].

Figura 1.7 Frmula de estrutura das molculas de ozono amonaco.

1.3. Como escrever a frmula qumica de uma substncia

1.3.1 ALGUMAS REGRAS DE NOMENCLATURA INORGNICA

Assim, como os elementos qumicos so representados por smbolos, tambm as substncias elementares e compostas so representadas por frmulas qumicas.

As frmulas qumicas das substncias so formadas a partir dos smbolos qumicos dos elementos constituintes; cada elemento representado pelo smbolo qumico respectivo e o nmero de tomos de cada espcie indicado pelo algarismo correspondente, depois do smbolo, e em ndice inferior.

A ordem pela qual os smbolos dos elementos devero aparecer no indiferente, existem regras internacionais que determinam essa ordem. So algumas dessas regras que vamos estudar.

I Memorizar alguns nomes e correspondentes frmulas qumicas como por exemplo de alguns cidos;



II) classificar o composto, conforme a respectiva funo qumica, isto , saber o tipo de composto: se um cido, hidrxido, xido ou sal;

III) saber se o composto inico ou covalente; os cidos e xidos de no metais so covalentes; os sais, os hidrxidos e os xidos metlicos so considerados compostos inicos;

IV) representar em 1. lugar o elemento menos electronegativo; H excepes quando um dos elementos hidrognio (caso de NH3; PH3; CH4). V Conhecer a utilizao de prefixos mono, di, tri para indicar o n. de tomos

no caso de compostos covalentes.

1.3.1 cidos: Um cido pode ser definido como uma substncia que, em soluo aquosa, liberta ou

cede ies H+ soluo. Assim os cidos inorgnicos contm tomos de hidrognio.

Sulfrico H2SO4

Ntrico HNO3

Carbnico H2CO3

Fosfrico H3PO4

Clrico HClO3

Perclrico HClO4

Como se pode verificar a terminao do nome destes cidos sempre ico.

Os cidos cujas molculas tm menos um tomo de oxignio que as apresentadas no ponto 1., tm a terminao oso.

Sulfuroso H2SO3

Nitroso HNO2

Carbonoso H2CO2

Fosforoso H3PO3

Cloroso HClO2

Hipocloroso HClO



Lista de ies

I NOMENCLATURA DE IES MONOATMICOS

Caties

Metais Alcalinos (Grupo 1) +1 Metais Alcalino Terrosos (Grupo 2) +2 Representam-se pelos respectivos smbolos dos elementos, afectados de carga

elctrica positiva, no canto superior direito, o seu nome constitudo pela palavra catio ou io seguido do nome de elemento.

EXEMPLOS EXEMPLOS

Na+ catio sdio Be2+ catio berlio

K+ catio potssio Ca2+ catio clcio

Cu+ catio cobre (I) Cu2+ catio cobre (II) Li+ catio ltio Al3+ catio alumnio

H+ catio hidrognio Pb2+ catio chumbo

Ag+ catio prata Fe2+ catio ferro (II) Au+ catio ouro (I) Fe3+ catio ferro (III)

Anies

Halogneos (Grupo 17) -1 Calcogneos (Grupo 16) -2 Representam-se pela frmula que consiste no smbolo do elemento, tendo no canto

superior direito a indicao da sua carga elctrica, o seu nome derivado do elemento com o sufixo eto, excepto o io O2 que termina em ido.

EXEMPLOS EXEMPLOS

F Io fluoreto I Io iodeto

Cl Io cloreto Br Io brometo

S2 Io sulfureto O2 Io xido

CN Io cianeto H Io hidreto



II NOMENCLATURA DE IES POLIATMICOS

Caties Alguns caties poliatmicos tm a terminao nio, mas no h regras especiais para

a nomenclatura destes caties.

EXEMPLOS EXEMPLOS

H3O+ Catio hidrnio NH4+ Catio amnio.

Anies

Um certo nmero destes ies tem, como ies monoatmicos, a terminao eto. Os ies poliatmicos derivados do oxignio tm a terminao ido.

EXEMPLOS EXEMPLOS

OH Anio hidrxido CN Anio cianeto

O22 Anio perxido I3 Anio triiodeto

SO42 Anio Sulfato SO32 Anio sulfito

CO32 Anio carbonato CO22 Anio carbonito

PO43 Anio fosfato PO32 Anio fosfito

NO3 Anio nitrato NO2 Anio nitrito

ClO3 Anio clorato ClO2 Anio clorito

ClO4 Anio perclorato ClO Anio hipoclorito

MnO4 Anio permanganato

CrO42 Anio cromato

Cr2O72 Anio dicromato

1.3.2. Sais

Formados por ies positivos e ies negativos em propores tal que a soma das cargas elctricas seja igual a zero.

Para escrever a frmula de uma substncia inica:

Primeiro escreve-se o smbolo do catio, e s depois o anio;



A soma total das cargas dos ies que constituem a substncia tem que ser nula, porque as substncias so electricamente neutras.

Para ler o nome da substncia:

Primeiro l-se o anio e depois o catio.

Por exemplo: representa-se NaCl e l-se: Cloreto de sdio. Cargas: +1 -1 = 0

Exemplos Ies Frmula

Sulfato de sdio Na+ ; SO42 Na2SO4

Nitrato de clcio Ca2+; NO3 Ca(NO3)2 Fosfato de amnio NH4+ ; PO43 (NH4)3PO4 Hipoclorito de sdio Na+ ; ClO NaClO

Nota: Se os sais forem hidratados, a seguir frmula surge um ponto seguido do n. de molculas de gua que se encontram presentes, surgindo assim os prefixos: mono - ; di - ; tri -, tetra a anteceder a palavra hidratado.

Exemplos

Sulfato de cobre pentahidratado CuSO4.5H20

Carbonato de clcio decahidratado CaCO3.10H2O

1.3.3. Hidrxidos

Formados por ies OH e ies metlicos em proporo tal que a soma das cargas elctricas seja igual a zero.

Exemplos Ies Frmula

Hidrxido de sdio Na+ ; OH NaOH

Hidrxido de clcio Ca2+; OH Ca(OH)2 Hidrxido de alumnio Al3+; OH Al(OH)3 Hidrxido de cobre (I) Cu+; OH Cu(OH) Hidrxido de cobre (II) Cu2+; OH Cu(OH)2



1.3.4. xidos:

De metais

So compostos inicos formados por ies positivos e pelo io negativo O2 e/ou O22 de modo que a soma das cargas elctricas seja igual a zero.

Exemplos Ies Frmula

xido de sdio Na+ ; O2 Na2O

xido de clcio Ca2+; O2 CaO

xido de alumnio Al3+; O2 Al2O3

xido de cobre (I) Cu+; O2 Cu2O

xido de cobre (II) Cu2+; O2 CuO

De no metais

So compostos em que a ligao entre os tomos covalente e por isso a prpria nomenclatura indica qual o nmero de tomos de cada elemento que est presente na molcula o que evidenciado, pela frmula molecular.

Exemplos

Monxido de carbono CO

Dixido de carbono CO2

Trixido de enxofre SO3

Dixido de enxofre SO2

xido de diazoto N2O Tetrxido de diazoto N2O4

Perxido de hidrgnio H2O2

CURIOSIDADES

No nosso dia-a-dia, quatro classes de substncias merecem ateno especial: os cidos, as bases, os sais e os xidos.



Expresses do tipo anticido, pilha alcalina ou chuva cida j fazem parte de nosso quotidiano. Podes investigar alguns comportamentos fundamentais de cidos e bases utilizando materiais comuns, como vinagre incolor e amonaco. Para isso, interessante contar com um indicador cido-base, como o ch de repolho-roxo, por exemplo, que adquire cor vermelha na presena de vinagre e cor verde em contato com o amonaco.

As substncias cidas, como as que existem no limo e no vinagre, possuem um caracterstico sabor azedo.

Por outro lado, o sabor adstringente e meio amargo de algumas frutas no amadurecidas tpico de substncias bsicas (ou alcalinas). J trincaste uma banana verde? Aquela sensao de boca carrascuda peculiar de substncias com sabor adstringente.

CIDOS

O cido sulfrico (H2SO4) est presente nas baterias de carros.

Os explosivos Trinitrotolueno (TNT), contm na sua frmula, o cido ntrico (HNO3)

O cido carbnico (H2CO3) est presente em refrigerantes, cervejas e guas minerais gaseificadas.

O fedor que o ovo podre produz, deve-se presena de cido sulfdrico, (H2S) dentre outras substncias.



Curiosidade: Por que que a Coca-Cola vicia tanto? A presena dos cidos Fosfrico e Carbnico agem directamente na lngua, onde as

bolhinhas vo rebentando; essa sensao, se fosse em dosagem muito alta, provocaria uma dor aguda. Mas como a dosagem pequena, o crebro interpreta como se fossem ccegas na lnga, o que d uma imensa sensao de prazer.

BASES

cido Fluordrico (HF) Por ter a capacidade de corroer o vidro, usado na indstria para gravar e obter efeitos especiais nesse material.

cido Fosfrico (H3PO4) utilizado na indstria de vidros e tinturaria, bem como aditivo na fabricao de refrigerantes (como a Coca-Cola e limonadas), e de fosfatos e superfosfatos (usados como adubos).

Hidrxido de Sdio (NaOH) Por ter a capacidade de desengordurar, o NaOH utilizado na frmula de detergentes.

Hidrxido deAmnio (NH4OH) O Hidrxido de Amnio encontrado em produtos de limpeza bruta, tais como o Ajax.



Sais

O nome Sal comum na nossa vida, temos como o principal representante deste grupo, o sal de cozinha (NaCl), que utilizamos para salgar os alimentos. Este sal encontrado dissolvido na gua do mar (conhecido como sal marinho), ou ento em jazidas na crosta terrestre (conhecido como sal-gema). usado para conservar carnes, peles secas e pescados.

O Cloreto de Sdio (NaCl) tambm est presente no Soro Fisiolgico, na soluo utilizada na limpeza de lentes-de-contato e tambm pode ser injectada nas veias de pacientes desidratados.

Hidrxido de Clcio (Ca(OH)2) A sua aplicao ocorre na construo civil, sendo utilizada na preparao da argamassa, usada para assentar tijolos e tambm na pintura base de gua e cal (soluo aquosa de hidrxido de clcio). Comercialmente conhecida por cal hidratada.

Hidrxido de Magnsio [Mg(OH)2] pouco solvel em gua. usado na refinao do acar, na fabricao de papel na indstria farmacutica, bem como, anticido estomacal e laxante intestinal suave, sendo comercializado com o nome de leite de magnsia.

Hidrxido de Alumnio (Al(OH)3) pouco solvel em gua. utilizado no tratamento de gua, bem como anticido estomacal e na fabricao de desodorizantes.

Hidrxido de Potssio (KOH) O KOH potassa custica utilizada no processamento de alimentos.



Curiosidade: Por que que as azeitonas devem ser curadas em sal?

Recm colhidas, as azeitonas possuem um sabor amargo muito forte em funo da presena da oleuropena, um composto orgnico presente na sua polpa.

Colocadas por alguns meses em salmoura (gua e sal) a uma dada temperatura, comea a fermentao lctica, que transforma os acares presentes na azeitona

em cido lctico. Esta produo de cido diminui o pH, proporcionando a conservao. A salmoura tambm tem a funo de diluir a oleuropena, dando azeitona um sabor agradvel.

Truque domstico

Um truque domstico faz com que no precises de espancar o saleiro quando quiseres utiliz-lo e verificaste que o sal nele contido est em pedra. Basta adicionar alguns gros de arroz e o saleiro ter o seu funcionamento garantido.

O cloreto de sdio um sal que tem como propriedade caracterstica a absoro da humidade do ar. Como tal, retir-lo do saleiro em dias hmidos, torna-se uma misso impossvel. Alm de promover uma separao fsica dos gros de sal, o arroz ainda absorve um pouco de humidade, embora menos que o sal.

Alm do cloreto de sdio, existem inmeros sais, alguns mais conhecidos, outros menos. Citar-se-o, de seguida, os mais comuns e importantes:

Nitrato de Sdio (NaNO3) e Nitrato de Potssio (KNO3)

O nitrato de sdio encontrado em extensas jazidas no Chile, razo pela qual tambm denominado salitre-do-Chile. O nitrato de potssio conhecido simplesmente como salitre.

Esses sais so utilizados como fertilizantes, pois representam fontes de azoto para as plantas, so tambm usados na fabricao da plvora negra, quando misturados e pulverizados juntamente com carvo e enxofre. Podem explodir por aquecimento ou choque mecnico, por esta razo, acontecem graves acidente com pessoas que insistem em fabricar bombas caseiras e acabam vitmas de exploses.

Nos enchidos de carne (mortadela, salame, presunto, etc.), os nitratos de sdio e potssio so utilizados como conservantes.



Nitrato de Sdio (NaNO3) Este sal, associado ao KNO3 e outros sais, formam a plvora negra, utilizadas em armas de fogo.

Nitrato de Potssio (KNO3) O KNO3 utilizado como conservante em enchidos de carne -mortadela, salames etc.

Carbonato de Sdio (Na2CO3) Na indstria, a sua maior aplicao na fabricao do vidro comum. O carbonato de sdio tambm usado para fabricar sabes e detergentes, celulose e papel.

Bicarbonato de Sdio (NaHCO3) Trata-se de um dos sais mais comuns que conhecemos, sendo encontrado como anticido estomacal, fermento para massas de pes e bolos e agente espumante em extintores de incndio.

Carbonato de Clcio (CaCO3) Encontramos o carbonato de clcio no mrmore, nas cascas de ovos, nas prolas, recifes de coral e calcrio. utilizado na fabricao do vidro comum, adubos, pastas dentifrcas e no Cimento Portland.

Sulfato de Clcio (CaSO4) Constitui matria-prima para a fabricao de giz escolar, porcelana e gesso, utilizado em ortopedia, no tratamento das fracturas sseas. encontrado na forma de sal anidrido, ou seja, sem gua (CaSO4), ou de sal hidratado, isto : com gua (CaSO4 ..2H2O).

Nitrato de Sdio (NaNO3) Este sal, associado ao KNO3 e outros sais, formam a plvora negra, utilizadas em armas de fogo.

Nitrato de Potssio (KNO3) O KNO3 utilizado como conservante em enchidos de carne -mortadela, salames etc.

Carbonato de Sdio (Na2CO3) Na indstria, a sua maior aplicao na fabricao do vidro comum. O carbonato de sdio tambm usado para fabricar sabes e detergentes, celulose e papel.

Bicarbonato de Sdio (NaHCO3) Trata-se de um dos sais mais comuns que conhecemos, sendo encontrado como anticido estomacal, fermento para massas de pes e bolos e agente espumante em extintores de incndio.



xidos

xidos so compostos binrios, ou seja, formados por dois elementos, sendo o oxignio o mais eletronegativo entre eles.

Fluoreto de Sdio (NaF) O NaF usado em pastas dentfricas e lquidos para bochechamentos, pois combate as cries.

Fosfato de Clcio (Ca3(PO4)2) usado na fabricao de fertilizantes. Tais fertilizantes so importantes na agricultura, porque se dissolvem mais facilmente em gua, fornecendo fsforo e clcio s plantas. O Fosfato de Clcio tambm encontrado nos ossos do corpo humano, o que contribui para que se tornem mais firmes e fortes.

Hipoclorito de Sdio (NaClO) O hipoclorito de Sdio, mais vulgarmente conhecido por, lexvia, por ser um poderoso anti-sptico utilizado no nosso dia-a-dia, das seguintes maneiras: como branqueador, na limpeza de residncias, hospitais etc,; e no tratamento da gua para consumo e de piscinas. Curiosidade: Durante as epidemias de clera, recomendava-se a sua adio em pequenas quantidades na gua usada para beber e lavar alimentos.



Os xidos so substncias presentes no nosso dia-a-dia. Um bom exemplo de xido o gs carbnico (CO2), expelido na respirao, principal responsvel pelo efeito estufa.

Observao: Os compostos FO2 e F2O2 no so xidos porque o elemento flor mais eletronegativo que o elemento oxignio.

Vejamos alguns xidos que so bem importantes no nosso quotidiano:

Monxido de Carbono (CO) Gs incolor, inodoro, inspido e altamente txico. formado pela combusto incompleta de materiais orgnicos, como gasolina, querosene, leo diesel, lcool, etc., nos motores. O monxido de carbono tem grande aplicao na indstria (na produo de ferro e ao). Este gs muito venenoso.

Perxido de Hidrognio (H2O2) o nico perxido molecular. A sua soluo aquosa vendida no comrcio com o nome de gua oxigenada. comercialmente usado para descolorar os cabelos e tambm, para fazer a limpeza de feridas.

Dixido de Azoto (NO2) Gs de cor avermelhada, cheiro forte e irritante, altamente txico. Quando inalado em grande quantidade, pode ser fatal. encontrado no fumo que sai do tubo de escape dos automveis, que em funo da elevao da temperatura do motor dos carros, h uma reaco entre oxignio e o azoto, formando NO2. Para evitar isso, alguns carros modernos possuem catalisadores, que ajudam a diminuir a poluio atmosfrica

xido de Zinco (ZnO) Os palhaos de circo, utilizam o xido de zinco, para deixarem seus rostos brancos.



1.4.O que se entende por transformao?

A matria e a energia no podem ser criadas ou destrudas, podem apenas ser transformadas.

Para verificares se houve uma transformao precisars de analisar a matria em dois momentos diferentes: num estado inicial e num estado final.

Dixido de Enxofre (SO2) Este composto encontrado na combusto de combustveis em automveis (gasolina, lcool, diesel etc.)

xido de Clcio (CaO) Este xido conhecido comercialmente por cal viva, a qual se transforma em cal apagada ao ser misturada a gua.

Cal viva + gua cal apagada CaO + H2O Ca(OH)2

xido de Alumnio (Al2O3) um slido cristalino que existe na natureza sob a forma de rubi, safira e esmeralda. A sua colorao varivel deve-se presena de impurezas contidas no xido.

A bauxita o principal minrio que contm o xido de alumnio (Al2O3). dela que se obtm o alumnio utilizado no mundo inteiro.

xido de Silcio (SiO2) Este xido pode ser encontrado livre na natureza, como, por exemplo, na forma de quartzo (fig.) e areia. Ele est presente no granito, com aspecto semelhante ao vidro. Algumas variedades coloridas so usadas como pedras preciosas: gata, onix, ametista e opala. A cor dessas pedras deve-se presena de impurezas. Se um pedao de quartzo for aquecido at a fuso, ao ser arrefecido, transforma-se em vidro.



Pode-se afirmar que houve uma transformao na matria considerada, quando for observada alguma diferena, ao se comparar as caractersticas da matria no estado inicial com as caractersticas no estado final.

Vamos observar algumas transformaes:

1.4.1 Transformao fsica

Como podes constatar, nestas transformaes somente a forma e a aparncia da prata e da madeira sofreram modificaes. A esse tipo de transformao dado o nome de transformao fsica.

Definindo Transformao Fsica altera apenas a forma e a aparncia da matria, mas no altera suas propriedades.

Observa as transformaes:

Nota-se que a gua sofreu uma transformao sem alterao das propriedades, apenas ocorreu uma mudana no estado fsico da gua.

Concluso: todas as mudanas de estado sofridas pela matria nesta experincia so transformaes fsicas.



1.4.2 Transformao qumica

Podes realizar a seguinte experincia:

Figura 1.8 Observao do Ferro e do Enxofre

Antes do aquecimento Cor Atraco pelo man Densidade Ferro Cinza brilhante sim 7,86 g/ml Enxofre Amarelo no 2,07 g/ml Aps o aquecimento

Slido formado Preto no 4,74 g/ml

Assim, podes concluir que o slido preto (sulfeto ferroso) produzido possui propriedades que o diferenciam do ferro e enxofre, surgiu uma nova espcie de matria. Tal processo recebe o nome de transformao qumica.

Definindo Uma transformao qumica altera as espcies de matria envolvidas.

NOTA:

Na natureza ocorrem vrias transformaes qumicas, temos como exemplos: o apodrecimento de frutos, deteriorao de alimentos, enferrujamento do ferro, fermentao alcolica, formao de coalhada, respirao dos seres vivos, fotossntese, oxidao da prata, produo de tecido a partir do algodo, produo de po (farinha, fermento, gua, sal e acar, durante a fermentao ocorre liberao de gs carbnico, por isso o po "cresce"), produo do vidro a partir da areia, extraco de corantes, produo do vinho a partir da fermentao da uva, produo de sabo, e muitos mais



Na produo de sabo usam-se leos ou gorduras (animal ou vegetal), e soda custica (NaOH), neste caso teremos os sabes duros; se substituirmos a soda custica por hidrxido de potssio (KOH) teremos os sabes moles.

Existem transformaes qumicas que ocorrem rapidamente e outras lentamente. A velocidade de uma transformao depende de vrios factores, como a temperatura, presso e superfcie de contacto entre as substncias.

Podes perceber que ocorreu uma transformao qumica, atravs de: uma mudana de cor, variao da temperatura, formao de um precipitado etc.

Um facto de grande importncia, na observao das transformaes qumicas e fsicas, que matria e energia esto intimamente relacionadas. Essas transformaes acontecem com libertao ou absoro de energia.

Exemplo:

A energia luminosa absorvida na fotossntese dos vegetais e liberada na queima de uma vela; a energia elctrica liberada numa pilha e absorvida na recarga de uma bateria de automvel.

interessante notar que, da mesma forma que uma substncia qumica pode ser transformada noutra, uma forma de energia pode ser transformada noutra, como por exemplo: numa lmpada a energia elctrica transformada em energia luminosa e trmica; numa central termoelctrica, a energia trmica transformada em energia elctrica; num aquecedor solar, a energia solar transformada em energia trmica; num ferro de passar roupa a energia elctrica transformada em energia trmica.

2. Trocas de Energia em Reaces Qumicas

Uma das consequncias do progresso da humanidade o aumento do consumo de energia, pois no imaginamos a civilizao moderna sem indstrias, automveis, avies, foges, electrodomsticos, etc.

A grande fonte dos nossos recursos energticos so, sem dvida, as reaces qumicas, j que durante a ocorrncia destas, h perda ou ganho de energia. Essas variaes energticas so frequentemente expressas na forma de calor e sero estudadas na Termoqumica.



As espcies qumicas esto em todo o lado, nos alimentos que comemos, na roupa que vestimos, nos carros que conduzimos, nos medicamentos que ingerimos, nos livros que lemos, nos cosmticos que usamos, nos edifcios que habitamos. Tm massa e energia.

A massa, m, pode ser vista, tocada, pesada, cheirada.

Figura 2.1 Espcies qumicas presentes no nosso quotidiano.

A energia, E, pelo contrrio, uma entidade abstracta que se manifesta de diversas formas. Microscopicamente, a nvel atmico e molecular; macroscopicamente, a energia avaliada atravs de transferncia entre sistemas, como trabalho, W e calor, Q.

E = W + Q

As espcies qumicas sofrem transformaes qumicas, ou seja, reagem entre si, dando origem a espcies qumicas diferentes:

Quando o sistema cede energia, isto , perde energia, convencionalmente diz-se que sofreu uma variao negativa de energia, E 0.

Quando um sistema ganha energia, recebida da sua vizinhana, a energia do sistema aumenta custa do abaixamento de energia da vizinhana e vice-versa.

Reagentes Produtos Com 0E



Quando h abaixamento de energia num local, h aumento noutro, mantendo-se invarivel a quantidade total de energia no Universo. Este enunciado corresponde ao Princpio da conservao de Energia, segundo a qual A energia do universo constante, no se cria, nem se destri.

A energia total (E) de um sistema a soma de vrias formas de energia: Energia cintica (Ec) + Energia potencial (Ep) + Energia interna das molculas (U). Ou seja:

As formas macroscpicas que esto associadas ao movimento do sistema como um todo, ou aco de campos exteriores (cintica, gravtica, elctrica, magntica) e as formas microscpicas esto associadas estrutura molecular, atmica e nuclear da matria. A parcela das formas microscpicas designada energia interna (U).

A Energia cintica (Ec) a energia associada a uma massa, m, animada de uma velocidade. Energia de um corpo em movimento, dada pela expresso:

A Energia potencial (Ep) a energia manifestada aquando das interaces entre os corpos, dada pela expresso:

O que vulgarmente se designa por Energia Qumica , de facto, uma forma de energia potencial que resulta das interaces entre os tomos das molculas dos compostos. Durante uma reaco qumica h alterao da energia qumica.

Uma dada quantidade de sdio, Na, e cloro, Cl2, tm cada um determinada energia qumica. Quando reagem (eq. 2.1) produzem uma certa quantidade de cloreto de sdio, NaCl, com energia qumica inferior.

Esta diferena entre a energia potencial dos reagentes e a energia potencial dos produtos de reaco surge na forma de calor libertado pelo sistema.

2Na + Cl2 A 2NaCl Eq. 2.1

E = U + Ec + Ep



2.1. Reaces Qumicas e Calor

A energia mais vulgarmente absorvida ou libertada em reaces qumicas mede-se como calor. Calor a medida da energia transferida entre dois corpos a temperaturas diferentes.

A unidade de energia actualmente utilizada (S.I.) o Joule (J), embora inicialmente tivesse sido adoptada a caloria (cal): 1 cal = 4,184J; 1kcal = 4184J e 1kcal = 4,184kJ.

O aparelho usado para medir a quantidade de calor envolvida nas transformaes fsicas ou qumicas o calormetro.

A energia uma grandeza extensiva, isto , tanto maior quanto maior for a quantidade de substncia.

Calor (ou energia trmica) e temperatura so grandezas diferentes. A temperatura uma grandeza que traduz o estado de aquecimento de um corpo. uma grandeza intensiva, isto , a mesma para qualquer poro do corpo em equilbrio trmico.

A temperatura exprime-se em C ou K.

O ramo da Qumica que estuda as trocas de calor associadas s reaces qumicas a Termoqumica.

Figura 2.2 O fogo proveniente de uma reaco de combusto que liberta grande quantidade de calor.

Figura 2.3 A secagem da roupa um processo fsico, onde a gua absorve calor do sol e se evapora secando a roupa.

As equaes que evidenciam os reagentes e a energia trmica envolvidos na reaco so as equaes termoqumicas

T (K) = T(C)+ 273,15

Reagentes E Produtos



As reaces que ocorrem com libertao de calor so exotrmicas, (fig.2.4). O sistema perdeu energia, para o meio que o rodeia, como calor, E = Q. Por isso, atribui-se quantidade de calor libertada o sinal negativo (Eq. 2.2).

Reaces exotrmicas E 0

Exemplos de reaco endotrmica

i) H2(g) + I2(s) + 12,4 kcal 2HI(g)

Significado: Quando 2 moles de iodeto de hidrognio gasoso (HI) se formaram a partir de hidrognio gasoso (H2) e iodo cristalino (I), foram absorvidas 12,4 kcal de energia.

Eq. 2.2

Eq. 2.3



No processo da reaco endotrmica necessrio um fornecimento externo de energia. Sendo assim, a energia armazenada dos reagentes menor que a dos produtos de reaco.

A fuso (passagem do estado slido para o estado lquido) uma transformao fsica endotrmica.

A decomposio do xido de mercrio, HgO, a altas Temperaturas exemplo de um processo endotrmico (Eq.2.4).

ii) 2HgO(s) E 2Hg(l) + O2(g)

Figura.2.5 Representao grfica de uma reaco endotrmica.

2.1.1 Energia de activao

A maior parte das reaces qumicas precisa de ajuda, isto , um tipo motor de arranque.

Por exemplo

A gasolina precisa de um pouco de energia de activao: necessrio acender com fsforo ou com fasca elctrica. Outras reaces podem precisar de muita energia de activao, como a formao de amonaco dos seus elementos. H vrias formas de energia que podem arrancar uma reaco qumica: luz, movimento, calor, electricidade. Um catalisador pode diminuir bastante esta necessidade de activao. H reaces que somente decorrem na presena dum catalisador.

Os catalisadores aumentam a velocidade de uma reaco qumica sem se consumirem nela, ou seja, no participam da formao dos produtos, sendo

E > 0 Eq. 2.4



completamente regenerados no final. Actuam ao promover rotas de reaco com menor energia de activao. O catalisador acelera a reaco, pois diminui a energia de activao das molculas, mas no participa da reaco, ou seja, no ocorre nenhuma mudana nos elementos qumicos da reaco, e o catalisador continua intacto.

2.1.2 Sistema isolado

Reaco exotrmica a temperatura aumenta, a Ec (rotao, translao e vibrao) aumenta, mas a Ep (intermolecular e interatmica) diminui.

No troca energia nem matria com a sua vizinhana.

Reaco endotrmica a temperatura diminui, diminui a Ec (translao, rotao) logo a Ep aumenta conseguindo-se a quebra de ligaes.

2.1.3 Sistema fechado

Reaco endotrmica



Reaco exotrmica

No troca matria com a sua vizinhana (pode trocar energia).

Sistema parte do universo em estudo

Vizinhana do sistema Aquilo que exterior ao sistema e com o qual o sistema pode, eventualmente, trocar energia e/ou matria

Fronteira Superfcie fechada, real (uma parede, uma membrana, etc.) ou abstracta (imaginada por ns), que separa o sistema da sua vizinhana. Sistema aberto pode haver troca de matria e energia com o exterior. Sistema fechado No h trocas de matria com o exterior (pode trocar energia). Sistema isolado no h trocas de matria nem de energia com o exterior.

2.2 O Calor de Dissoluo

Temo-nos referido em termos gerais a calores de reaco, isto , a transferncia de energia como calor, associada a transformaes qumicas e a processos meramente fsicos, tais como a fuso ou a condensao, calores de fuso e calores de condensao.



Igualmente, a operao de solubilizao de um soluto num dado solvente tambm acompanhada de processos trmicos.

Calor de dissoluo a quantidade de energia transferida como calor quando uma certa quantidade de soluto (1mol) se dissolve numa certa quantidade de solvente (suficientemente grande para que a soluo se possa considerar diluda).

Exemplo

Considere-se o cloreto de sdio, NaCl, a dissolver-se em gua, (fig.2.6). No estado slido, o sal, inico, tem os ies distribudos de acordo com uma estrutura bem definida, resultado das atraces electrostticas entre Na+ e Cl, Ao dissolver-se, os ies separam-se, rodeados de molculas de gua, ou seja, hidratados, (fig.2.7).

( ) ( )aqClNasNaCl OH + + 2

Figura 2.6 A dissoluo de NaCl em gua ocorre com abaixamento de temperatura. Em sistema no isolado retira energia da vizinhana.

Figura 2.7 Processo de dissoluo de NaCl em gua.



Este processo de dissoluo pode ser encarado como o resultado de duas etapas: 1. Etapa: a destruio da rede, a qual requer energia, a energia de rede;

( ) ( ) ( )gClgNasNaCl + + E = +788 kJ/mol

2. Etapa: a hidratao dos ies, a qual ocorre com libertao de energia, o calor de hidratao.

( ) ( ) ( ) ( )aqClaqNagClgNa OH ++ + + 2 E = 784 kJ/mol

O calor de dissoluo a soma de ambos

( ) ( ) ( )aqClaqNaOHsNaCl + + + 2 E = +788 784 = + 4 kJ/mol

O processo ligeiramente endotrmico. Quando 1 mole de NaCl se dissolve em gua, o meio circundante fornece 4 kJ.

Ao realizar a experincia num gobl, nota-se um ligeiro arrefecimento (fig.2.7). Para que a temperatura do sistema se mantivesse igual inicial, teramos que

transferir alguma energia (4kJ x n, em que n o nmero de moles de NaCl dissolvidos) para o sistema. A dissoluo de NaCl em gua endotrmica.

2.2.1 Compressas Quentes e Frias

A dissoluo de cloreto de clcio (CaCl2) em gua fortemente exotrmica e a dissoluo de nitrato de amnio (NH4NO3) consideravelmente endotrmica.

( ) ( ) ( )aqClaqCaOHsCaCl + ++ 2222 E = 82,8 kJ/mol

( ) ( ) ( )aqNOaqNHOHsNONH + ++ 34234 E = + 26,2 kJ/mol

A experincia mostra que a adio de 40g de CaCl2 (0,36 mol) a 100ml de gua provoca um aquecimento de 20C para 90C.

De modo semelhante se pode verificar que 30g de NH4NO3 (0,38 mol) dissolvidos em 100ml de gua a 20C provocam o seu arrefecimento a 0C.



Estes fenmenos tm encontrado aplicao, por exemplo, na prestao de primeiros socorros a atletas. So comercializadas embalagens contendo soluto e solvente, que, por simples perfurao, se misturam, provocando o desejado aquecimento ou arrefecimento [2].

3. Avano e Rendimento de uma Reaco

A essncia da Qumica o estudo das Reaces Qumicas combinao de elementos ou compostos para originar novos compostos.

No decorrer de uma reaco qumica ocorrem, ao nvel dos tomos, molculas ou ies, rotura de ligaes qumicas e formao de novas ligaes.

Os qumicos dedicam uma ateno particular ao estudo das reaces qumicas, sempre na esperana de encontrar materiais que possam ser teis sociedade.

Para estudar uma reaco qumica, o experimentador concentra a sua ateno no sistema, do qual fazem parte reagentes e produtos de reaco.

Por sistema entende-se o conjunto de todos os materiais envolvidos de alguma forma na transformao que alvo de estudo.

Os sistemas podem ser homogneos, quando todos os seus componentes se encontram na mesma fase:

( ) ( ) ( ) ( )lOHaqNaClaqNaOHaqHCl 2++ ou heterogneos, quando os componentes se encontram em fases diferentes:

( ) ( ) ( ) ( )gHaqZnClaqHClsZn 222 ++ Durante uma transformao, um sistema passa de um estado inicial para um

estado final. Cada estado do sistema caracterizado por um conjunto de variveis, nomeadamente a composio, a presso, a temperatura e o volume.

3.1 Classificao das reaces qumicas

A classificao das reaces qumicas tm subjacentes critrios muito diversificados que conduzem a agrup-las:

Quanto libertao e absoro de energia:



Endotrmicas: CaCO3(s)Ca(s) + CO2(g) (formao de cal viva) E>0 Exotrmicas: CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(s) (formao de cal apagada, usada

para caiar as paredes) E



Considere-se, por exemplo, a equao qumica que traduz a reaco completa da decomposio trmica do CaCO3.

CaCO3 (s)CaO (s) + CO2 (g) A lei de Lavoisier ou lei da conservao da massa numa reaco qumica, verifica-

se, pois:

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

massa de CaCO3 massa de CaO massa de CO2

100g = 56g + 44g

A lei de Proust permite estabelecer, por outro lado, relaes entre vrias quantidades de reagentes e produtos da reaco em termos de massa, quantidade de substncia (nmero de moles) e volumes

No entanto, ao pretender-se realizar clculos que traduzam situaes do quotidiano laboratorial/industrial necessrio considerar, para alm das leis anteriormente referidas, outros factores, como por exemplo:

o rendimento da reaco;

o reagente limitante e os reagentes em excesso;

possveis impurezas nos reagentes.

3.2.1 Rendimento de uma reaco

Quem trabalha num laboratrio sabe a dificuldade que o operador encontra ao tentar aproveitar todas as gotas de lquidos, todos os pedacinhos de slidos

Tambm numa reaco qumica, as quantidades de produtos obtidos so, de um modo geral, inferiores s previstas pela estequiometria.

Assim, a quantidade real de produto que se pode obter numa reaco qumica inferior que, teoricamente, se poderia prever pela estequiometria da reaco, isto , o rendimento de uma reaco inferior a 1 (ou 100%).

RENDIMENTO DE UMA REACO,, (em %) a relao entre a quantidade real de produto obtido e a quantidade prevista na reaco completa.

100

=

completareaconaobtidaquantidadeobtidaprodutodequantidade



Um rendimento inferior a 100% pode ser atribudo a diversos factores, como por exemplo:

no ocorrncia da reaco total (equilbrio qumico);

ocorrncia simultnea de outras reaces;

Aplicao Resolvida:

1. Pretende-se determinar o rendimento da reaco de sntese da aspirina (cido acetilsaliclico) e, para isso, fez-se reagir, no laboratrio, 10,0g de cido saliclico com excesso de anidrido actico, obtendo-se 5,5x10-2 mol de aspirina (C6H4COOHOCOCH).

Informao

O cido acetilsaliclico, vulgarmente conhecido por Aspirina, um composto orgnico muito utilizado no alvio da dor de cabea e da febre. Este composto sintetizado a partir da mistura do cido saliclico com o anidrido actico segundo a equao a seguir representada:

C6H4COOHOH (l) + (CH3CO)2O (l) C6H4COOHOCOCH3 (s) + CH3COOH (l)

Resoluo:

1. Passo: Clculo do nmero de moles de aspirina que, teoricamente, se obteria:

M (C6H4 OH COOH) = 138gmol-1

M (C6H4COOHOCOCH3) = 180 gmol-1

( )aspirinademolg

aspirinademolcidog

==

2102,7101

138

2. Passo: Clculo do rendimento,

100exp

=

completareaconaobtidaaspirinadamassaenteerimentalmobtidaaspirinadamassa

( )( ) M

mnquevezuma

MtericonMrealn

=

= ,100

%76100102,7105,5

2

2

=

=



3.2.2 Reagente limitante e reagente em excesso

Quando os reagentes no se encontram nas propores requeridas pela estequiometria, haver um reagente limitante (aquele que existe em menor quantidade em relao estequiometria).

Os outros dizem-se reagentes em excesso.

Exemplo:

O amonaco um gs preparado por sntese e usado na produo de adubos amoniacais, de grande importncia industrial:

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) primeira vista, pode parecer indiferente fazer a sntese do amonaco usando as

quantidades estequiomtricas ou qualquer dos reagentes em excesso.

No entanto, enquanto o azoto se obtm por destilao fraccionada do ar a custo reduzido, o hidrognio exige processos mais dispendiosos para a sua produo, donde se pode concluir que se deve usar o azoto em excesso e o hidrognio como reagente limitante.

O facto de se tratar de uma reaco de equilbrio qumico leva a que o azoto em excesso force o hidrognio a ser consumido quase na totalidade (princpio de Le Chatelier), tornando assim o processo mais econmico.

Aplicao Resolvida:

2. Pretende-se preparar o aroma de anans (butanoato de etilo), usado em culinria, a partir da reaco entre 100g de cido butanico e 100g de lcool etlico, segundo a reaco traduzida pela equao:

CH3CH2CH2COOH (l) + CH3CH2OH (l) CH3CH2CH2COOC2H5 + H2O (l) (cido butanico ou butrico) + (lcool etlico) (butanoato de etilo)

2.1 Determinar a massa de reagente em excesso.

2.2 Calcular a massa de butanoato de etilo produzida, admitindo que a reaco completa.

Resoluo:

1. Passo: Identificao do reagente limitante e determinao da massa de reagente em excesso.

M (cido butanico) = 88 g/mol M (butanoato de etilo) = 116g/mol



Pela estequiometria, sabemos que 88 g de cido reagem com 46 g de lcool.Torna-se evidente que o cido o reagente limitante, como se pode demonstrar por um clculo simples:

88 g de cido est para 46 g de lcool

100 g de cido x

snecessriaalcooldegx == 3,5288

46100

Determinao da massa de lcool em excesso:

100 g -52,3 g = 47,7 g

2. Passo: Determinao da massa de produto formada

88 g de cido est para 116 g de butanoato de etilo

100 g de cido x

gx 8,13188

116100=

=

X = 132 g de butanoato de etilo

3.2.3 Reagentes com impurezas

Em quase todos os processos industriais, a obteno dos produtos faz-se a partir de misturas, que contm uma maior ou menor percentagem (%) do reagente pretendido. Um dos exemplos mais vulgares a extraco de metais a partir de minrios.

Figura 3.1 Extraco de minrios para obteno de metais

Na sua maioria, a quantidade de produtos obtidos na prtica inferior quantidade prevista teoricamente. Tal acontece porque a maioria das reaces so incompletas, porque os reagentes contm impurezas ou participam simultaneamente em reaces secundrias originando subprodutos indesejveis, ou no esto nas propores adequadas [3].



Aplicao Resolvida:

3. Uma indstria siderrgica utiliza, para obteno de ferro, um minrio contendo 93,0% de magnetite (Fe3O4 xido salino de ferro). Faz-se a reduo do xido usando coque (C carbono), obtendo-se como produtos ferro e dixido de carbono.

Admitindo um consumo semanal de 1500 toneladas de minrio e que o rendimento do processo de 70%, calcular a massa de ferro obtida.

Resoluo:

1. Passo: Determinao do nmero de moles de magnetite no minrio.

M (Fe3O4) = 231,4 g/mol

moln 66

10028,64,231

93,0101500=

=

2. Passo: Clculo da massa de ferro obtida

Ar (Fe) = 55,8 Fe3O4 (s) + 2 C (s) 3 Fe (s) + 2 CO2 (g)

Pela espectrometria da reaco vemos que:

1mol de Fe3O4 esto para 3 mol de Fe

6,028x106 vo estar para x

Fedemolesx == 180840001

310028,6 6

Como sabemos que Mm

n = ento:

m (Fe) = n (Fe) x Ar (Fe) = 18084000 x 55,8 = 1009087200 g (Fe) = 1009,08 toneladas de (Fe) m (Fe) = 1,009X103 ton

Como o rendimento de 70%, a massa real do ferro efectivamente obtida ser:

m (Fe) = 1,009X103 x 0,70 = 706,3 ton m (Fe) = 7,06 x 102 ton



4. EQUILBRIO QUMICO Equilbrio qumico um "fenmeno" muito comum, que ocorre nas mais diversas

situaes. importante o seu estudo para a compreenso de muitos fenmenos que acontecem no nosso dia a dia.

A partir do momento em que o homem descobriu o equilbrio qumico e conseguiu entend-lo, muitos fenmenos puderam ser explicados e, em alguns casos, at controlados para benefcio da nossa sociedade.

Antes de iniciar o desenvolvimento do contedo explicativo sobre equilbrio qumico, importante citar alguns exemplos ilustrativos para demonstrar que no se trata apenas de mais um tpico de estudo terico. Isto ir auxiliar a compreenso de alguns fenmenos que ocorrem no planeta e tambm tornar mais claro o assunto abordado, tentando justificar a importncia do seu estudo.

As figuras (4.1) mostram um ambiente aqutico com a presena de corais.

Figura 4.1 Presena de corais em ambiente aqutico: slidos constitudos por carbonato de clcio.

Os corais desempenham funes importantes no ecossistema tais como substrato para algumas espcies e habitat para outras. Quimicamente so considerados slidos constitudos por carbonato de clcio (CaCO3).

curioso que os corais s existem em ambientes aquticos onde a temperatura da gua relativamente alta. Ento porque ser que os corais no existem em mares de guas frias? Trata-se apenas, de uma questo de Equilbrio Qumico! Mas no pra por a,

A atmosfera da terra (fig. 4.2) formada por oxignio (O2), dixido de carbono (CO2), azoto (N2) e rgon (Ar), alm de outros gases.



Figura 4.2 Atmosfera da terra formada por oxignio (O2), dixido de carbono (CO2), azoto (N2) e rgon (Ar), alm de outros gases.

Em altitudes elevadas, o ozono (O3) um dos componentes da atmosfera do nosso planeta. Este gs forma uma espcie de filtro que impede a entrada de raios ultravioleta (UV) para o ambiente terrestre. O ozono um gs txico mas importante vida, uma vez que, nos protege dos raios ultravioletas.

O mundo tem vindo a ser alarmado pelo aparecimento e crescimento de buracos na camada de ozono permitindo a entrada de radiao UV. Os raios UV so emitidos pelo Sol e causam efeitos nocivos, que podem causar o cancro de pele.

Em elevadas altitudes, ocorre o equilbrio qumico entre os gases oxignio e ozono.

O2 + O O3

Para manter esse equilbrio, que uma situao dinmica, h consumo de energia. Isto acaba por impedir que radiaes energticas cheguem at a superfcie do planeta. Como essas radiaes so prejudiciais sade, muito importante que esse equilbrio seja mantido.

Outro exemplo:

A fig.4.3 representa um modelo da frmula estrutural da gua.

Figura 4.3 Modelo da frmula de estrutura da gua



A gua um lquido incolor e inodoro, essencial vida cuja frmula molecular H2O. Quando bebemos um copo de gua, s pensamos no lquido incolor que todos os qumicos, com razo, afirmam ser H2O, no entanto o que estamos a ingerir realmente, so ies H+ e OH.

O que no podemos observar a situao dinmica que envolve todas as espcies qumicas presentes neste lquido. Isto pode ser representado pela equao abaixo. Trata-se de um equilbrio qumico, situao na qual todas as espcies envolvidas coexistem em diferentes concentraes.

H2O H+ + OH.

4.1 Reversibilidade das Transformaes Fsicas e Qumicas

Quando se misturam espcies qumicas capazes de reagir, em propores estequiomtricas, duas situaes podem acontecer:

i) A reaco d-se, gastando-se totalmente os reagentes, ou seja, ocorre uma converso total destes em produtos. Diz-se que a reaco completa ou irreversvel. O rendimento foi de 100%.

Por exemplo: a combusto do gs natural:

CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + H2O (g) Outro exemplo: a sntese da gua a partir dos seus elementos constituintes.

( ) ( ) ( )gOHgHgO 222 22 +

ii) A reaco d-se sem que os reagentes se convertam totalmente nos produtos da reaco.

As concentraes dos reagentes diminuem medida que a reaco progride, at que, decorrido um certo tempo, atingem um valor que da em diante se mantm constante.

Neste caso a reaco diz-se incompleta ou reversvel.

Por exemplo:

H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) Ou,

Na sublimao do iodo:



Coloca-se um pouco iodo, em palhetas, num balo volumtrico. Rolha-se este e mergulha-se em gua morna. Nota-se o aparecimento de uns vapores violeta, correspondentes ao iodo gasoso.

Ocorreu a transformao:

I2 (s) I2 (g) medida que se vai dando a sublimao, a intensidade da cor violeta dos vapores

aumenta. Estabilizando passado algum tempo.

Se o balo estiver bem fechado o vapor de iodo comea a sofrer a reaco oposta, ou seja:

I2 (g) I2 (s) Ao fim de algum tempo, o sistema atinge o equilbrio. Ou seja, a velocidade da

reaco directa igual velocidade da reaco inversa.

I2 (s) I2 (g)

As transformaes de equilbrio representam-se por dupla seta ( ); e como no conduzem ao esgotamento dos reagentes dizem-se incompletas ou reversveis.

4.2 Constantes de equilbrio para sistemas homogneos e heterogneos

Abordaremos a caracterizao qualitativa do estado de equilbrio qumico, o conceito de constante de equilbrio e os factores que o afectam.

4.2.1 Noo de Sistema:

Meio exterior SISTEMA

Meio exterior

Sistemas (quanto sua relao com o meio exterior): Sistemas Abertos: Sistemas em que h trocas de energia e de matria com o

exterior, por exemplo a evaporao da gua num recipiente aberto.

Sistemas Fechados: Sistemas em que h troca de energia, mas no de matria, por exemplo uma reaco qumica que ocorra em recipiente fechado.



Sistemas Isolados: Sistemas em que no h trocas de energia nem de matria para o exterior, exemplo, por aproximao, uma garrafa trmica.

Sistemas (quanto sua composio):

Os sistemas homogneos so caracterizados como tendo uma nica fase. No caso da reaco que se segue, todas as espcies intervenientes apresentam o mesmo estado fsico, como:

Exemplo:

H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) (sistema em equilbrio) Os sistemas heterogneos so caracterizados por apresentarem duas ou mais

fases distintas, como

Exemplo:

CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) (sistema em equilbrio) Outro exemplo: azeite em gua.

Entende-se por fase: Uma poro de matria homognea e fisicamente distinta, com limites bem definidos.

4.2.2 Equilbrio Dinmico:

Equilbrio qumico uma situao especial que ocorre com algumas reaces qumicas.

O equilbrio qumico ocorre sempre que, numa reaco reversvel, reaco que ocorre nos dois sentidos, a velocidade da reaco directa igual velocidade da reaco inversa, sendo o equilbrio atingido espontaneamente.

Num sistema em equilbrio no faz sentido falar em reagentes e produtos, uma vez que os reagentes num dos sentidos so os produtos de reaco no outro sentido e vice-versa.

Por conveno o sentido directo o da esquerda para a direita (2) e o sentido inverso o da direita para a esquerda (1).

Vejamos ento como se processa esse mecanismo:



Reaces ou processos reversveis

Os reagentes e produtos das reaces reversveis so separados por uma dupla seta. Por exemplo:

( ) ( )gNOgON taacoDirecInversaaco 2

Re

Re422

So reaces ou processos onde reagentes e produtos so consumidos e produzidos ao mesmo tempo

No incio da reaco a velocidade no sentido directo mxima, pois temos uma maior concentrao de reagentes, e a velocidade da reaco no sentido inverso nula, pois no temos, ainda, um produto

medida que a reaco se processa a velocidade da reaco directa diminui e a da reaco inversa aumenta

No momento em que as duas velocidades se igualam (v1=v2) dizemos que a reaco qumica atingiu o Equilbrio Qumico.

Como mostra a fig. 4.4, medida que a reaco prossegue, as concentraes dos reagentes vo diminuindo, at se tornarem constantes, em te, sem que haja esgotamento de algum dos reagentes. Se no houver qualquer perturbao, aps o equilbrio ter sido alcanado, as concentraes mantm-se indefinidamente constantes, embora as reaces continuem a ocorrer.

Figura 4.4 Representao grfica da variao da velocidade das reaces em funo do tempo



O equilbrio qumico um processo dinmico, apesar de a nvel macroscpico a reaco parecer j ter terminado. Esta dinmica de equilbrio deve-se ao facto da quantidade que se forma de uma dada espcie ser igual quantidade dessa mesma espcie que se gasta na reaco inversa.

Assim sendo, as concentraes de todas as espcies presentes permanecem constantes ao longo do tempo e a reaco no termina, a no ser que se provoque uma determinada perturbao no sistema em equilbrio, reagindo o sistema em conformidade at atingir um novo estado de equilbrio (Princpio de Le Chatelier).

No equilbrio qumico a velocidade da reaco directa (vd) igual velocidade da reaco inversa (vi) como mostra a fig. 4.5. a condio cintica de equilbrio: vd = vi

A Teoria das Colises d uma interpretao microscpica do estado de equilbrio:

Supondo que inicialmente s existem reagentes, no sistema, as colises devem-se unicamente a eles. medida que a reaco se d o nmero de partculas de reagentes vai diminuindo e vai aumentando o nmero de partculas de produtos.

Assim, o nmero de colises entre reagentes diminui, logo diminui a velocidade da reaco directa.

Paralelamente o nmero de colises entre partculas dos produtos aumenta, regenerando os reagentes, logo a velocidade da reaco inversa aumenta.

Figura 4.5 Representao grfica da variao das concentraes das espcies ao longo do tempo.

( ) ( )gNOgON taacoDirecInversaaco 2

Re

Re422



4.2.3 EXTENSO DAS REACES: Um sistema estar em equilbrio pode corresponder a diferentes situaes no que diz

respeito extenso da reaco directa.

Quando no equilbrio as concentraes dos reagentes prevalecem sobre os produtos da reaco diz-se que a reaco pouco extensa.

Podemos verificar graficamente que a reaco directa menos extensa que a inversa.

Se pelo contrrio existem mais produtos que reagentes, isto significa que houve uma elevada percentagem de converso de reagentes em produtos.

Logo, a reaco directa foi muito extensa.

Verifica-se pelo grfico que a reaco directa mais extensa que a reaco inversa.



4.2.4 Constantes de Equilbrio expressa em termos de concentrao

Consideremos uma reaco reversvel genrica

No equilbrio: v1 = v2

Sendo:

K1 x [A]a x [B]b = K2 x [C]c x [D]d

Se dividirmos K1/K2 a expresso fica:

[ ] [ ][ ] [ ]ba

dc

BADC

KK

=

2

1 sendo que cKK

K=

2

1

Kc designa-se por Constante de Equilbrio

O valor de KC depende da reaco considerada e da temperatura, e independente das concentraes iniciais dos reagentes.

A constante de equilbrio adimensional, isto , sem unidades. Lquidos e slidos puros, que no fazem parte da soluo, no constam da expresso da constante de equilbrio.

Para uma mesma reaco existem uma infinidade de estados de equilbrio, os quais dependem, das concentraes iniciais das espcies qumicas presentes. No entanto, para a mesma temperatura, existe uma relao quantitativa comum aos inmeros estados de equilbrio, denominada por constante de equilbrio, Kc.

Para qualquer sistema homogneo em fase gasosa temos:

aA (g) + bB ( g ) cC (g) + dD (g)

Para a reaco inversa, a constante de equilbrio, K-1,ser dada por:



Sendo o valor de KK 11 =

A constante de equilbrio, quando expressa em funo das concentraes, tambm pode ser representada por Kc.

Para equilbrios em fase gasosa, tambm se pode caracterizar a constante de equilbrio em funo das presses dos gases e, neste caso, pode representar-se por Kp, tal que:

Onde a, b, c e d so coeficientes estequiomtricos.

A relao entre Kp e Kc pode ser estabelecida com base na equao dos gases ideais (ou perfeitos).

P x V = n x R x T; como ( )CoConcentraVn

= ento a expresso fica:

TRCV

TRnP ==

Para sistemas heterogneos, em que existam espcies no estado slido, a constante de equilbrio no inclui os slidos, porque a concentrao destes permanece constante no decorrer da reaco, como por exemplo:

3 Fe (s) + 4 H2O (g) Fe3O4 (s) + 4 H2 (g)

A constante de equilbrio, que uma grandeza adimensional (no tem unidades), permite avaliar a extenso de uma dada reaco. Para reaces com idnticas expresses de constante de equilbrio, quanto maior for o valor da constante, mais extensa a reaco, porque maior a quantidade de produto formado relativamente a uma dada quantidade de reagente.

As constantes de equilbrio, que assumem sempre valores positivos, podem ser superiores, iguais ou inferiores unidade. Uma constante de equilbrio superior unidade significa que a reaco mais extensa no sentido directo. Se inferior unidade significa que a reaco inversa a mais extensa. Se a constante for igual unidade, ambas as reaces, directa e inversa, ocorrem com a mesma extenso.



Para saber se um dado sistema reversvel se encontra ou no em equilbrio, utiliza-se uma relao semelhante da constante de equilbrio, quociente de reaco, Q, que traduz a composio das espcies num determinado instante, indicando o sentido de evoluo do sistema, por comparao com o valor da constante de equilbrio, at atingir nova posio de equilbrio.

Se Q >>>> K, o sistema evolui, espontaneamente, no sentido da formao dos reagentes, isto , no sentido inverso.

Se Q



Diminuindo a concentrao de SO3 no sistema, o sistema evolui no sentido de contrariar essa perturbao, isto , reage no sentido de produzir SO3, ou seja, no sentido directo.

Aumentando a concentrao de O2 no sistema, este reage no sentido de contrariar esta adio, isto , reage no sentido de consumir O2, ou seja, no sentido directo.

Diminuio da presso do sistema, que pode ser provocada por um aumento do volume do sistema, faz com que o sistema reaja no sentido de formar maior nmero de moles gasosas, uma vez que a um aumento de volume, para a mesma concentrao, corresponde um menor nmero de moles, ou seja, o sistema reage no sentido inverso [4].

As concluses que se podem tirar acerca do modo como os factores concentrao, presso e volume alteram o sistema em equilbrio, podem tambm ser obtidas quantitativamente a partir da relao entre os valores do quociente da reaco e da constante de equilbrio, para o instante da alterao, como est referido atrs.

Exemplo:

Consideremos um sistema em equilbrio qumico, com as substncias A, B, C e D

Se, por algum motivo, houver modificao numa das velocidades, teremos mudanas nas concentraes das substncias

No equilbrio, as velocidades v1 e v2 so iguais e as concentraes das substncias

A, B, C e D so constantes

Esta modificao numa das velocidades ocasiona o que denominamos de DESLOCAMENTO DO EQUILBRIO, que ser no sentido da maior velocidade.

Equilbrio inicial

Aumentando v1, o deslocamento para a direita. Aumentando v2, o deslocamento para a esquerda



Porm, aps certo tempo, a reaco volta a estabelecer um novo equilbrio qumico, mas com valores de concentraes e velocidades diferentes das iniciais

O qumico Henri Louis Le Chatelier props um princpio que afirma:

Quando um sistema em equilbrio sofre algum tipo de perturbao externa, ele deslocar-se- no sentido de minimizar essa perturbao, a fim de atingir novamente uma situao de equilbrio

possvel provocar alterao num equilbrio qumico por variaes de temperatura, de concentrao de participantes da reaco e da presso total sobre o sistema

( ) ( ) 02 422



AUMENTO DE CONCENTRAO desloca o equilbrio no SENTIDO OPOSTO da espcie qumica adicionada.

DIMINUIO DE CONCENTRAO desloca o equilbrio no mesmo MESMO SENTIDO da espcie retirada.

PRESSO

Alteraes de presso influenciam equilbrios que possuem espcies qumicas no estado gasoso

Considere a seguinte reaco qumica em equilbrio:

N2( g ) + 3 H2( g ) 2 NH3( g ) 4 Volumes 2 Volumes

O AUMENTO DE PRESSO sobre o sistema desloca o equilbrio qumico no sentido do MENOR VOLUME na fase gasosa

A DIMINUIO DE PRESSO sobre o sistema desloca o equilbrio qumico no sentido do MAIOR VOLUME na fase gasosa

Exemplo de aplicao:

Medidas de concentrao para o sistema abaixo, em equilbrio, a uma certa temperatura forneceram os seguintes resultados:

[ H2 ] = 0,10 mol/L [ I2 ] = 0,20 mol/L [ HI ] = 1,0 mol/L

H2 ( g ) + I2 ( g ) 2 HI( g )

Determine a constante de equilbrio da reaco nestas condies.



Resoluo:

[ ][ ] [ ] 502,01,0

12

22

2

=

=

=

IHHIK p

Mais exerccios de aplicao fornecidos atravs de fichas de trabalho includas em anexo.



5. Concluses

Os qumicos tm dedicado, desde sempre, uma particular ateno ao estudo das reaces qumicas, na esperana de encontrarem novos materiais que sejam teis sociedade, de modificarem outros j existentes, melhorando-so, ou na ncia de perceberem os seus mecanismos, desvendando segredos dos fenmenos que comandam a nossa vida.

Em cada uma destas reaces, a magia explica-se por princpios qumicos e no mais do que a operao racional das leis do universo.

medida que o aluno vai compreendendo o funcionamento do universo qumico que o rodeia, a magia transforma-se em Qumica.

Deste modo, possvel ilustrar o contributo que a cincia em geral e a Qumica em particular deram ao desenvolvimento da civilizao: a converso da superstio em compreenso e do mgico assustador em cincia til, atravs da aquisio de conhecimento.

Afinal, a diferena entre magia e cincia o conhecimento [5].



6. Bibliografia

[1] Dometila C. A. Menezes, M.Joo Marcelo Curto, Fsica e Qumica A, Ensino Secundrio. Lisboa Editora.

[2] Alda Pereira, Filomena Cames, Cincias Fsico Qumicas. QUMICA 11. Ano. 1998 Texto Editora.

[3] Teresa Sobrinho Simes, Eduarda Crespo Saraiva; Maria Alexandra Queirs, Maria Otilde Simes, Tcnicas Laboratoriais de Qumica, Bloco II, Ensino Secundrio. Porto Editora.

[4] Alda Pereira, Filomena Cames, Qumica 12. Ano. Projecto Mais. Texto Editora 2001.

[5] Teresa Sobrinho Simes, Maria Alexandra Queirs, Maria Otilde Simes, Tcnicas Laboratoriais de Qumica Bloco II. Porto Editora.



Anexos

Fichas de trabalho com exerccios de aplicao



Ficha de Trabalho n.1 Nome do Formando: ______________________________________________________

Mdulo: ________________________________________________________________

Formador: ____________________ Data: ___/___/___

Leia atentamente as questes que se seguem e posteriormente proceda s respectivas respostas.

Bom trabalho!

Grupo I

1.1 Complete as afirmaes que se seguem escrevendo uma palavra nos espaos em branco.

a) Na natureza verifica-se que a grande maioria dos elementos (tomos, molculas, ies) se encontram ____________________ a outros, e que somente alguns (os gases nobres) permanecem no estado atmico ____________________.

b) Os ies positivos designam-se por ____________________ e os negativos por ____________________.

c) As molculas so consideradas como um conjunto de ____________________.

1.2 O que indicam os nmeros no smbolo 3919 K sobre o ncleo dos tomos de potssio?

1.3 Os smbolos seguintes referem-se a tomos de azoto: 147 N, 157 N. Utilizando estes smbolos, explique r

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68747063 Manual de Formacao Modulo Reaccoes Quimicas e Equilibrio Quimico P