Equilibrio Cromato-Dicromato

EXPERIMENTO 1        

O Experimento 1 tem como objetivo mostrar o deslocamento do equilíbrio químico a partir do aumento da concentração de um composto no meio e verificar a mudança de reação entre diferentes bases e ácidos quanto ao equilibrio químico. Para isto, ele é dividido em dois momentos, o primeiro e o segundo.

PRIMENTO MOMENTO

Inicialmente, tem-se dois tubos, um contendo o íon dicromato (Cr2O7-2) de coloração laranja e outro contendo o íon cromato (CrO4-2), de coloração amarela. Ambos em solução e obtidos através de suas espécies potássicas, K2Cr2O7  e KCrO4. No meio, há inicialmente um equilíbrio químico entre as espécies cromato e dicromato, onde um mol de dicromato formando dois mols de cromato e a velocidade das reações direta e inversa é a mesma, sendo assim, forma-se dicromato e cromato na mesma velocidade (RUSSEL, 1994), conforme pode ser visto na Equação 1

Equação 1 – Equilíbrio químico entre cromato e dicromato

2CrO4-2(aq) ↔ Cr2O7-2(aq)

Entretanto, ao adicionar 25 gotas de NaOH  0,01 mol/L no frasco contendo dicromato, notou-se uma mudança de coloração do tom laranja para o tom amarelo. Isto se deu pelo fato de ao alterar-se uma das concentrações dos reagentes, alterou-se o equilibrio químico da forma representada na Equação 2

Equação 2 – Alteração do equilíbrio químico com a adição de reagentes

↓Cr2O7-2(aq) + ↑2OH-(aq)  ↔  ↑2CrO4-2(aq) + ↑H2O

Onde a adição de um dos reagentes deslocou o equilíbrio químico (velocidade de formação) para o lado da reação direta, favorecendo a formação dos produtos. O mesmo resultado não é obtido quanto se adicionou ácido ao frasco de dicromato, pois o ácido favorece a reação inversa.

Em contraponto, no tubo contendo cromato, ao adicionar-se 30 gotas ácido clorídrico (HCl), numa concentração de 0,1 mol/L, o composto antes amarelo tornou-se laranja, indicado a reação inversa a exposta anteriormente, da forma que a mesma pode ser visualizada na Equação 3

Equação 3 – Alteração do equilíbrio químico ao adicionar-se reagentes

↓2CrO4-2(aq) + ↑2H+(aq) ↔  ↑Cr2O7-2(aq) + ↑H2O

Onde, de forma análoga a anterior, a adição de um reagente deslocou o equilíbrio para o que agora são os produtos. E de mesma forma a anterior, ao adicionar-se uma base, o equilíbrio químico tendeu para a reação inversa, favorecendo a formação de produtos e não ocorrendo a mudança de coloração de amarelo para laranja.

Logo, percebe-se que ao adicionar-se base numa solução de dicromato, tem-se o deslocamento do equilíbrio químico favorecendo a reação direta. O contrario é invalido pois ao adicionar-se base a reação indireta é favorecida e não ocorre a mudança de coloração, em decorrência da não formação dos produtos. Já quando se adiciona uma base à solução de cromato, onde a coloração não alterna. Em contraponto, claro, a adição de um acido, que causa alteração no equilíbrio, favorecendo os produtos e alterando a cor do meio.

Os resultados supracitados são esperados quando os analisa com base na teoria de Le Chatelier, de forma que os reagentes e produtos formados mudaram suas velocidades de formação e conseqüentemente, o equilíbrio químico entre formação de produtos e reagentes, formando um ou outro dependendo do reagente adicionado (RUSSEL, 1994).

SEGUNDO MOMENTO

Num segundo momento, com o objetivo de verificar a mudança da velocidade em que o equilíbrio químico muda, foi feito um experimento análogo ao anterior, com dois frascos, um contendo dicromato e outro contendo cromato, entretanto, neste, os ácidos e bases utilizados foram diferentes. No tubo contendo cromato, primeiramente, foi adicionado ácido nítrico (HNO3) em uma quantidade arbitraria até haver a mudança de coloração de amarelo para laranja. Posteriormente, foi adicionado hidróxido de cálcio, cuja formula molecular é Ca(OH)2. A reação simplificada pode ser vista no Diagrama 1

Diagrama 1 – Diagrama da ordem de adição dos reagentes e reações químicas

CrO4-2(aq) + HNO3(aq) ↔ Cr2O7-2(aq) + Ca(OH)2(aq) ↔ CrO4-2(aq) + H2O

Já no tubo contendo dicromato, foi adicionada inicialmente a base hidróxido de potássio (KOH) e posteriormente, o ácido sulfúrico, de forma análoga a anterior e com o mesmo objetivo. As reações simplificadas e não balanceadas podem ser vistas no Diagrama 2

Diagrama 2 – Ordem de adição dos reagentes e reações químicas

Cr2O7-2(aq) + KOH(aq)  ↔ CrO4-2(aq) + H2SO4(aq)  ↔ Cr2O7-2(aq) + H2O