Deslocamento do equilíbrio químico

Identificação: Engenharia Química – Turma 02

Relatório:07

Título:Deslocamento do equilíbrio químico

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da concentração e da temperatura no deslocamento de um equilíbrio químico e o efeito do íon comum, bem como demonstrar a reversibilidade das reações químicas. Para isso foram feitas reações em tubos de ensaio adicionando os reagentes necessários, verificando a cor da solução, para poder dizer qual o sentido do deslocamento do equilíbrio. A influência da temperatura também foi observada com a mudança da cor da solução. Com base nos aspectos físicos (mudança de cor), foi possível determinar para qual lado a reação foi favorecida.

INTRODUÇÃO

Numa reação química reversível em equilíbrio, as concentrações dos reagentes e produtos são constantes; ou seja, elas não estão mudando. As velocidades das reações direta e inversa são constantes, e pode-se escrever uma expressão para uma constante de equilíbrio, relacionando os produtos aos reagentes. Para a reação genérica abaixo, a temperatura constante, pode-se escrever uma expressão para a constante de equilíbrio:

[pic 1]

[pic 2]

Os valores entre os colchetes são as concentrações em litros de cada substância, e as letras sobrescritas são os coeficientes das substancias na equação equilibrada [1]. 

A figura 1 mostra um gráfico contendo as informações da velocidade das reações (direta e inversa) em função do tempo, até atingirem o equilíbrio.

[pic 3]

Figura 1: Gráfico da velocidade das reações em função do tempo

Os equilíbrios químicos são dinâmicos e sensíveis às mudanças ou às perturbações. Quando um sistema em equilíbrio é perturbado devem ocorrer reações químicas para que ele seja restabelecido. A única maneira de determinar com exatidão como um equilíbrio irá responder às novas condições é utilizando os princípios da termodinâmica. Existe uma regra geral conhecida como princípio de Le Châtelier que é utilizada para analisar qualitativamente os efeitos da perturbação sobre o equilíbrio químico.

“Se sobre um sistema em equilíbrio é imposta uma perturbação externa, o sistema reagirá no sentido de neutralizar esta perturbação (Le Châtelier).

Nesse trabalho foram avaliados dois tipos de perturbação do sistema: concentração e temperatura.

Influência da temperatura:

Se a um sistema em equilíbrio é adicionado reagente ou produto, o sistema reage no sentido de consumir parte da substância adicionada, e a remoção de reagente, ou produto, o sistema reage no sentido de repor parte da substância removida.

Influência da temperatura:

Para uma reação química, a constante de equilíbrio K, tem um valor numérico fixo apenas se a temperatura permanecer constante. Uma variação de temperatura em um sistema em equilíbrio altera as concentrações das substâncias em equilíbrio bem como o valor da constante de equilíbrio.

Para uma reação exotérmica, o aumento da temperatura desloca o equilíbrio para a esquerda, aumentando a concentração dos reagentes e diminuindo a concentração dos produtos. Com isso, diminuindo o valor da constante de equilíbrio K.

Para uma reação endotérmica, o aumento da temperatura desloca o equilíbrio para a direita, aumentando, portanto, a concentração dos produtos e diminuindo a concentração dos reagentes, como consequência aumenta o valor de K. [2]

PARTE EXPERIMENTAL

A parte experimental foi dividida em duas etapas.

1º etapa

Nessa etapa separou-se 6 tubos de ensaio e os enumerou de 1 a 6. Nos tubos 1, 5 e 6 adicionou-se aproximadamente 2 mL de solução de cromato de potássio e nos tubos 2, 3 e 4 adicionou-se 2 mL de solução de dicromato de potássio.

Após adicionar as soluções, em cada tubo foi adicionado outros reagentes. No tubo 1 adicionou-se 2 mL de HCl, no tubo 2 adicionou-se 2 mL de NaOH, no tubo 3 adicionou-se 2 mL de BaCl2 e 2 mL de HCl, no tubo 4 adicionou-se 2 mL de BaCl2 e 2 mL de NaOH, no tubo 5 adicionou-se 2 mL de BaCl2 e 2 mL de HCl, no tubo 6 adicionou-se 2 mL de BaCl2 e 2 mL de NaOH. Em cada tubo, após a adição de cada reagente foi observada a cor que a solução ficava e se nela havia corpo de fundo e anotou-se os dados.

2º etapa

Nessa outra etapa, separou-se 6 tubos de ensaio e os enumerou, e com o auxílio da pipeta colocou-se 2,5 mL de cloreto de cobalto 0,25 mol/L em cada um. Nos tubos foram adicionados quantidades de HCl concentrado(12 mol/L) e água destilada de forma que o volume total fosse aproximadamente 7,5 mL. No tubo 1 foi adicionado somente 5 mL de água, no tubo 2 foram adicionados 2 mL de HCl e 3 mL de água, no tubo 3 foram adicionados 3 mL de HCl e 2 mL de água, no tubo 4 foram adicionados 3,5 mL de HCl e 1,5 mL de água, no tubo 5 foram adicionados 4 mL de HCl e 1 mL de água, e no tubo 6 foi adicionado somente 5 mL de HCl.

A adição dos reagentes foi na ordem CoCl2, água destilada e ácido clorídrico. Mexeu-se com o bastão de vidro cada solução até sua cor se estabilizar e anotou-se os dados.

Após fazer isso, foi escolhido dentre os tubos aquele que apresentava coloração intermediária e dividiu a solução em 3 partes (em 3 tubos), sendo que uma foi separada para ser a cor padrão. Uma das partes da solução foi colocada em um Becker contendo água quente, onde mergulhou o tubo para que houvesse a troca de calor e aquecesse a solução. O tubo restante foi colocado em um Becker contendo gelo para que resfriasse, após ocorrida a troca de calor foi observada a coloração que a solução ficou e anotou-se os dados.

Depois de realizar essa parte, as soluções foram misturadas novamente e esperou-se atingir a temperatura ambiente, e então elas foram divididas novamente em 4 novas porções. Uma das porções foi separada para servir de cor padrão e nas outras 3 foram adicionados outros reagentes. Em um dos tubos adicionou-se uma ponta de espátula de CoCl2 e agitou-se até que todo o sólido fosse dissolvido. Em outro tubo foi adicionado KCl e agitou-se até a dissolução completa e no tubo restante foi adicionado algumas gotas de AgNO3 e agitou-se a solução. Após adicionar todos os reagentes em cada tubo, foi observado e anotado o que aconteceu com cada um, ou seja, a mudança da coloração.