Bacharelado em Química Licenciatura em Química

Prof. Msc. Vadilson M. Santos

FÍSICO-QUÍMICA II - EXPERIMENTAL

EXPERIMENTO 1 – EQUÍLIBRIO QUÍMICO OBJETIVO:

Determinar a constante de equilíbrio da reação abaixo por análise química da mistura em equilíbrio a e a :

CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O

Determinar o valor de a e a .

Materiais Reagentes

Bureta de 50 mL Termômetro Erlenmeyers de 100 mL Espátulas Bastão de vidro Pipetas de 5, 2, e 1 mL

Ácido Clorídrico 3,0 mol.L-1 Hidróxido de Sódio 1,0 mol.L-1 Fenolftaleína Acetato de etila Ácido acético glacial Álcool etílico

RESUMO DA TEORIA:

Para a reação hipotética geral

aA + bB cC + dD

a constante de equilíbrio é dada pela expressão:

Ka a

a a

Cc

Dd

Aa

Bb

Se considerarmos uma reação que ocorra inteiramente na fase líquida e se considerarmos as atividades iguais às concentrações, esta expressão pode ser escrita:

K

C D

A Bc

c d

a b

onde os colchetes indicam que as concentrações são expressas em moles por litro. Na reação de esterificação

a = b = c = d = 1

portanto:

Kester agua

acido alcool

N V N V

N V N V

N N

N Nc

E A

Ac Al

E A

Ac Al

/ /

/ /

onde NAc, NAl , NE e NA representam o número de moles de ácido acético, álcool, éster e água em qualquer mistura em equilíbrio de volume total V. Como os volumes se compensam, não é necessário determinar o volume da mistura em equilíbrio.

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Para a reação estudada o valor de H, calor de reação, é muito próximo a zero, e Kc é quase independente da temperatura. Não é necessário, portanto estudar a reação em temperatura constante.

O tempo necessário para que o equilíbrio seja alcançado diminui quando se usa ácido clorídrico como catalisador.

FUNDAMENTO

Equilíbrio químico Princípio de Le Chatelier Termodinâmica.

PROCEDIMENTOS

Este experimento será realizado em duas etapas.

Primeira parte do experimento: Na primeira parte serão montadas as soluções que ficaram em equilíbrio durante uma semana. Na segunda parte serão tituladas as amostras.

A tabela 1 mostra as misturas sugeridas para este estudo.

Meça a temperatura das soluções e anote (cada grupo irá realizar a uma temperatura diferente)

Pipetar as quantidades indicadas em frascos de com tampa de vidro e tampá-los imediatamente. Vedar muito bem os erlenmeyers a fim de evitar a evaporação.

Esperar que o equilíbrio seja atingido. Manter os frascos à temperatura ambiente, agitando de vez em quando, durante quatro dias e, preferivelmente, durante uma semana.

Segunda parte do experimento: Titular as misturas em equilíbrio com uma solução

de , usando como indicador a fenolftaleína

Calcule o valor de . Trace um gráfico versus temperatura (recolha os dados dos outros alunos)

PREPARO DO RELATÓRIO

O relatório deve ser escrito no formato de artigo conforme o modelo disponibilizado no AVA;

A fundamentação teórica deve estar na introdução Os procedimentos podem ser escritos de forma resumida Todos os cálculos, gráficos e resultados devem ser discutidos no relatório. E necessário apresentar bibliografia conforme norma NBR 6023:2002 ou conforme norma

utilizada nas principais revistas cientifica de química.

O relatório deve ser entregue duas semanas após o final da prática.

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TRATAMENTO DOS DADOS EXPERIMENTAIS:

Tabela 1. Constante de equilíbrio determinada experimentalmente a partir de diferentes proporções iniciais de reagentes e produtos.

Amostra HCl

~3N Ac. Et. H2O Etanol HAc

NaOH

1,0 N

Número de moles

iniciais

Número de moles

finais Kc

(mL) (mL) (mL) (mL) (mL) (mL) Ac.Et H2O Et. HAc Ac.Et H2O Et. HAc

1 5 - 5 - -

2 5 5 - - -

3 5 4 1 - -

4 5 2 3 - -

5 5 4 - 1 -

6 5 4 - - 1

7 5 - - 4 1

Densidade

(g/mL) 1,0435 0,9003 0,9982 0,7893 1,0492

x

Peso

molecular 36,5 88 18 46 60

S

OBSERVAÇÕES:- A massa de água em cada frasco é obtida pela adição da massa da água pura à da água contida no ácido clorídrico 3,0 mol.L-1. A última é calculada subtraindo a massa do

HCl da massa de 5 mL da solução de HCl 3,0 mol.L-1.

- A quantidade de ácido acético no equilíbrio de cada frasco é obtido pela subtração do número de mililitros de hidróxido de sódio usado na solução 1 daquele usado para a titulação da solução

em equilíbrio. Nas soluções 6 e 7 , o ácido acético é adicionado na solução original, e esta quantidade deve ser considerada nos cálculos das quantidades em equilíbrio dos outros reagentes. Para

cada mol de ácido acético produzido na reação, um mol de etanol é produzido, um mol de água desaparece, e um mol de acetato de etila desaparece.

- Se são conhecidos o número de moles de cada um dos quatro reagentes na mistura original e o número de moles de ácido acético produzido na reação, pode-se determinar a constante de

equilíbrio Kc.

Problema: Quando 1 mol de ácido acético é misturado com 2 moles de etanol, cerca de de água são formado no equilíbrio a . Qual a constante de equilíbrio nestas condições e

o valor de .