Relatório 5 - Equilíbrio Químico

Dupla: Hellen Aparecida Andrade e Ítalo Esteves Coutinho.

Curso: Química Diurno.

Turma: C2.

Data de Realização da Prática: 10 de Maio de 2011.

Data de Entrega do Relatório: 17 de Maio de 2011.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAISDEPARTAMENTO DE QUÍMICA

Equilíbrio Químico

Prática V de Química Geral Experimental

Química Geral ExperimentalEQUILÍBRIO QUÍMICO

1

Equilíbrio Químico

Trabalho apresentado para avaliação da disciplina

Química Geral Experimental, a qual é ministrada pela

Professora Cynthia Peres Demicheli no curso de Química

Diurno da Universidade Federal de Minas Gerais.

Belo Horizonte

2011

ÍNDICE


2

Introdução ............................................................................................................................................................. 3

Objetivo ................................................................................................................................................................ 3

Recursos Necessários .......................................................................................................................................... 3

Metodologia .......................................................................................................................................................... 4

Resultados e Discussão ....................................................................................................................................... 5

Conclusão ............................................................................................................................................................. 6

Referências .......................................................................................................................................................... 7

INTRODUÇÃO


3

A condição na qual as concentrações de todos os reagentes e produtos em um sistema fechado param

de variar com o tempo é chamada de equilíbrio químico. O equilíbrio químico acontece quando as reações

direta e inversa acontecem a velocidades iguais. (BROWN, 2005)

O equilíbrio dinâmico para o qual todas as reações tendem é um aspecto muito importante da ciência

em geral. Precisa-se conhecer a composição de uma mistura de reação no equilíbrio porque ela diz a

quantidade de produto que se deve esperar. Para se controlar o rendimento de uma reação, é necessário

entender a base termodinâmica do equilíbrio e como a posição do equilíbrio é afetada por condições como a

temperatura e a pressão. A resposta do equilíbrio à mudança de condições tem grande importância econômica

e biológica: a regulação do equilíbrio afeta o rendimento dos produtos dos processos industriais, por exemplo;

e as células vitais esforçam-se para evitar chegar a um equilíbrio dinâmico. (ATKINS, 2007)

Não é difícil perceber que o estudo dos equilíbrios químicos é fundamental para as ciências em geral.

É menos difícil ainda assimilar sua presença e fundamental importância em ações cotidianas.

OBJETIVO

Analisar macroscopicamente sistemas em equilíbrio químico, bem como verificar experimentalmente e

reconhecer os fatores que influenciam o equilíbrio químico segundo o princípio de Le Châtelier.

RECURSOS NECESSÁRIOS

Materiais

Suporte para tubos de ensaio;

4 tubos de ensaio;

6 béqueres: (4) 50 mL, (1) 100 mL e (1) 250 mL;

Tela de amianto;

Tripé;

Bico de Bunsen;

Pinça de madeira;

4 pipetas graduadas (10,00 mL);

1 proveta (5,0 mL)

METODOLOGIA

Reagentes e Indicadores

Solução 0,05 mol L-1 de K2CrO4;

Solução 0,05 mol L-1 de K2Cr2O7;

Solução 0,5 mol L-1 de NH4OH;

Solução 1,0 mol L-1 NaOH;

Solução 0,5 mol L-1 de Ba(NO3)2;

Solução concentrada de HCl;

Solução hidro-alcólica de CoCl2 hidratado;

Solução alcoólica de fenolftaleína.


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Na primeira prática, encheram-se dois tubos de ensaio com 2 mL da solução de dicromato de potássio (K2Cr2O7)1 e um terceiro tubo com 2 mL da solução cromato de potássio (K2CrO4)1.

Feito esse primeiro passo, realizaram-se três diferentes reações, que são:

a) Em um dos tubos que contém a espécie dicromato (Cr2O72-), adicionaram-se 0,5 mL da solução de NaOH,

o que corresponde, aproximadamente, a dez gotas. Então se comparou a coloração adquirida pela solução

desse tubo com a dos outros e anotaram-se as variações observadas.

b) Ao mesmo tubo adicionou-se 1 mL de HCl. O tubo foi então agitado e as variações macroscópicas foram

comparadas com as dos outros tubos e anotadas.

c) No tubo de ensaio que continha a espécie cromato (CrO42-) adicionaram-se 2 gotas da solução de

Ba(NO3)2. Então agitou-se o tubo de ensaio e as mudanças visuais observadas na solução foram tomadas

em nota. Esse procedimento foi reproduzido no tubo de ensaio que continha a solução de K2Cr2O7.

Na segunda prática adicionaram-se 2 mL de água em tubo de ensaio, bem como 3 gotas da solução

de amônia (NH4OH) e uma gota da solução alcoólica de fenolftaleína. Essa solução resultante foi despejada

sobre um pano branco. O pano embebido com a solução foi então agitado ao ar por cerca de três minutos. Os

resultados observados foram devidamente anotados.

Na terceira prática, adicionaram-se 2 mL da solução vermelha a um tubo de ensaio. Foram

adicionadas ainda gotas de HCl concentrado2 até que alguma variação visual fosse observada. Então, ao

mesmo tubo adicionou-se água destilada até que alguma mudança macroscópica fosse registrada. Após

anotarem-se os resultados observados nas duas etapas anteriores, levou-se o mesmo tubo de ensaio ao fogo,

para ser aquecido em banho-maria. Posteriormente, resfriou-se o mesmo tubo em água corrente. Novamente,

os resultados notados entre cada um dos dois últimos passos foram registrados e interpretados.

1Observação: tanto o dicromato de potássio quando o cromato de potássio devem ser manipulados

com cuidado, uma vez que são fortes oxidantes. Devem ser mantidos longe de produtos combustíveis, sob

risco de incêndio. Os dois compostos são ainda nocivos por possuírem cromo(VI) em suas estruturas, um

agente cancerígeno potencial em humanos.

2Observação: o ácido clorídrico (HCl) é um ácido extremamente forte e deve ser manuseado com

cautela, preferencialmente com o auxílio de luvas e óculos de segurança. Por ter alto poder de corrosão, pode

causar severos danos a qualquer tecido vivo. Seus vapores também são altamente prejudiciais à saúde, uma

vez que podem causar edema pulmonar e diversas irritações às vias respiratórias.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Devido à fácil observação da mudança, o equilíbrio cromato-dicromato é frequentemente utilizado

como exemplo no estudo do deslocamento de equilíbrios químicos. Uma solução que contém íons cromato


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(CrO42-) é amarela, enquanto a que contém dicromato (Cr2O7

2-) é alaranjada. Na prática, quando se adicionou

solução de NaOH no tubo contendo dicromato de potássio, observou-se que a solução se tornou amarela.

Para se explicarem as alterações que um sistema pode sofrer ao ser perturbado, deve-se ter como

fundamento o princípio de Le Châtelier, enunciado em 1888 pelo químico francês Henri Louis Le Châtelier, o

qual diz que se um sistema em equilíbrio for submetido a uma perturbação, haverá um deslocamento nesse

equilíbrio no sentido de neutralizar o efeito da mudança.

O fenômeno do primeiro experimento pode, então, ser explicado através da observação da seguinte

equação química:

2 CrO42-

(aq) + 2 H+(aq) ⇌ Cr2O7

2-(aq) + H2O(l)

Assim, ao se adicionar NaOH ao tubo contendo dicromato, os íons H+ do equilíbrio acima representado

foram consumidos para a formação de água (H+(aq) + OH-

(aq) H2O(l)), ocasionando o deslocamento do

equilíbrio para a esquerda e produzindo íons cromato (CrO42-), de coloração amarelada. Ao se adicionar ácido

clorídrico ao mesmo tubo, observou-se o retorno da coloração alaranjada, pois o equilíbrio foi deslocado para a

direita e houve produção de íons Cr2O72-.

A rigor, a mudança de cor per se não prova que o dicromato passou a cromato. A comprovação pode

ser feita a partir da reação representada abaixo:

Ba2+(aq) + CrO4

2-(aq) BaCrO4(s)

A solubilidade do BaCrO4 é de 8,5 x 10-11 mol L-1, enquanto o BaCr2O7 é solúvel. De fato, quando se

adicionou nitrato de bário ao tubo contendo a solução de cromato de potássio, observou-se a imediata

precipitação de BaCrO4; no tubo contendo dicromato, não houve turvação.

No segundo experimento, despejou-se uma solução aquosa fortemente rósea de amônia e

fenolftaleína sobre um pano branco. Observou-se a mancha desaparecendo completamente após alguns

minutos. O fenômeno pode ser explicado através da análise, à luz do princípio de Le Châtelier, do equilíbrio

químico representado pela equação a seguir.

NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+

(aq) + OH-(aq) ∆H < 0

A amônia (NH3) é uma substância volátil. Quando o pano foi agitado ao ar, ela se volatilizou,

deslocando o equilíbrio para a esquerda, ou seja, consumindo os íons OH -, responsáveis, juntamente à

fenolftaleína, pela coloração rósea. Um experimento viável para corroborar essa hipótese consiste em

adicionar sobre o local onde estava a mancha mais solução de amônia. Assim pôde-se ver a coloração rósea

voltando. Isso ocorre porque a fenolftaleína continua depositada sobre o pano, já que não é volátil como a

amônia.


6

No terceiro experimento, ao se adicionar ácido clorídrico à solução de cloreto de cobalto(II) hidratado, a

solução, antes vermelha, tornou-se azul. O equilíbrio químico envolvido pode ser expresso pela equação

química abaixo:

[CoCl4]2-(alc) + 4 H2O(l) ⇌ [Co(H2O)4Cl2](alc) + 2 Cl-(aq) ∆H < 0

A adição de ácido clorídrico introduziu íons Cl-(aq) no sistema, fazendo com que o equilíbrio se

deslocasse no sentido do consumo de cloreto, ou seja, para a esquerda. Dessa forma, predominou em solução

o complexo [CoCl4]2-(alc), responsável pela coloração azul notada.

Quando se diluiu a solução azul, a cor vermelha inicialmente observada retornou. De fato, quando

moléculas de água foram adicionadas ao equilíbrio, esse foi deslocado para a direita, produzindo cloreto de

cobalto(II) hidratado, uma espécie vermelha.

Ao se aquecer o tubo, a solução lentamente tornou-se azul. O acréscimo de calor desloca o equilíbrio

no sentido da reação endotérmica, ou seja, para a esquerda (como indicado pelo ∆H), produzindo [CoCl 4]2-(alc),

a espécie azul. Quando o tubo foi resfriado, a cor vermelha foi voltando aos poucos, o que, por um raciocío

análogo, indica que o equilíbrio foi deslocado para produzir mais [Co(H2O)4Cl2].

É importante ressaltar que, nos equilíbrios estudados, uma determinada cor indica a predominância de

uma espécie química sobre a outra, e não que há em solução somente a espécie responsável pela cor.

CONCLUSÃO

Na prática relatada por este trabalho, puderam-se analisar macroscopicamente sistemas em equilíbrio

químico, verificando-se experimentalmente alterações nos fatores temperatura e concentração, os quais

ocasionam o deslocamento dos diversos equilíbrios à luz o princípio de Le Chatelier. Ainda há o fator pressão,

o qual não foi estudado nos experimentos realizados, pois provoca alterações significativas apenas em

sistemas gasosos.

REFERÊNCIAS

DEMICHELI, Cynthia Peres [et al]. Práticas de Química Geral. Belo Horizonte: DQ - UFMG, 2006, p.

36–40.

Ficha de segurança do ácido clorídrico. Disponível no site

http://www.higieneocupacional.com.br/download/ac-clor-braskem.pdf. Acesso em 16 Maio 2011, às 20h40.


7

ATKINS, P.W.; LORETTA, J. Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio-

Ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2007, p. 425, 426.

BROWN, T.L. [et al]. Química: A Ciência Central. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005, p. 531.

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