Lista De Exercícios De Química Analítica

PROFESSOR EDEVALDO VALERIANO DE CAMPOS FILHO – QUÍMICA ANALÍTICA

REFERENCIAL BÁSICO DE ESTUDO PARA OS CURSOS DE ZOOTECNIA, ENGENHARIA FLORESTAL E GEOLOGIA, PARA O SEGUNDO PERÍODO DE ANO DE 2013 REFERENTES A AULAS TEÓRICAS.  ESTE MATERIAL CONSTITUI SOMENTE UM ROTEIRO DOS CONTEÚDOS A SEREM ESTUDADOS EM CADA UNIDADE.  ELE NÃO SUBSTITUI A EXAUSTIVA LEITURA NOS LIVROS APROPRIADOS DE QUÍMICA ANALÍTICA DE NÍVEL SUPERIOR, NEM AS DEDUÇÕES, EXPLICAÇÕES E RESOLUÇÕES DE PROBLEMAS PELO PROFESSOR NA SALA DE AULA.

2.0 – UNIDADE SEGUNDA – EQUILÍBRIO QUÍMICO.

Compreende a conceituação e a ampla resolução de exercícios envolvendo equilíbrio químico.  O objetivo dos exercícios é explicitar o conteúdo teórico de forma prática.

2.1 – EMENTÁRIO.

A natureza do equilíbrio químico, a reversibilidade das reações químicas, uso do CaCO3 para explicar a reversibilidade das reações, as caracterídticas fundamentais do equilíbrio químico, a constante de equilíbrio, efeitos externos sobre o equilíbrio químico, o princípio de Le Chatelier.

2.2 – DESENVOLVIMENTO.

a. A natureza do equilíbrio químico – iniciamos este item conceituando o que é um sistema, como sendo a parte do universo sujeito a observação.  Assim, uma sala de aula com a porta fechada seria um sistema em relação à Universidade.  Da mesma forma um tubo de ensaio tapado é um sistema onde ocorrem as reações químicas.  A parte de fora do sistema é chamada de arredores e faz parte do universo.  Suponha que se tome um tubo de ensaio e coloque dentro dele alguns mililitros de água destilada.  Em seguida aquecemos o tubo e a água começa a vaporizar formando vapor.  Se controlarmos a temperatura poderá ter um pouco de água se vaporizando e outro pouco se condensando.  Se controlarmos a temperatura e a pressão, por exemplo, é possível ocorrer simultaneamente a vaporização e a condensação da água e, é possível que os dois fenômenos descritos ocorram com velocidades iguais.  Nesta situação, as fases permanecem juntas indefinidamente e dizemos que o sistema está em equilíbrio. (ver gráfico).

b. A reversibilidade das reações químicas – a grande maioria das reações químicas são reversíveis em maior ou menor grau.  Os conceitos envolvendo equilíbrio químico tem o objetivo de substituir as expressões envolvendo ‘a tendência de a reação acontecer’ dos reagentes para os produtos, por dados científicos que provam o que realmente ocorre, ou seja, se a reação vai ocorrer sim do reagente para o produto e, em que quantidade, bem como os fatores intervinientes que podem deslocar a reação para o lado dos produtos ou dos reagentes.

c. Uso do CaCO3 para explicar a reversibilidade das reações – uma forma inteligente de se provar a reversibilidade das reações químicas é a utilização do CaCO3.  Toma-se um equipamento conforme está desenhado no quadro, constituído de duas ampolas ligadas por um tubo com registro.  Na ampola A se coloca o CaCO3 e se aquece até a calcinação, obtendo-se como resultado o CaO e o CO2.  Na ampola B se coloca C14O2, ou seja, o CO2 marcado com o carbono 14(radioativo).  Em seguida se abre o registro e se permite a passagem do CO2 de um lado para outro. Deixa-se esfriar e, em seguida analisa-se o resíduo contido na ampola A. Verificar-se-a que vai exisir a formação de CaC14O3 , ou seja, fica provado que a reação é reversível, pois foi obtido um produto que não existia antes.

d. As características fundamentais do equilíbrio químico  - são quatro as características do equilíbrio químico.

- o equilíbrio químico é dinâmico.  (ver explicação no quadro).

- o sistema se desloca espontaneamente para o estado de equilíbrio. (ver exemplo no quadro).

- a natureza e a propriedade do estado de equilíbrio são as mesmas, independente da direção que o mesmo é alcançado.

- o estado de equilíbrio representa uma conciliação entre duas tendências opostas:- o estado de energia mínima e o estado de maior energia, ou entropia máxima.

e. A constante de equilíbrio –

- Sejam as reações:

2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) com constante K1 = [H2O]2 / [H2]2.[O2]

H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g) com constante K2 = [H2O] / [H2].[O2]1/2

Daí, k2 = k11/2.  “Se uma reação é multiplicada por um certo fator, sua constante de equilíbrio pode ser elevada a uma potência igual ao fator a fim de obter a constante de equilíbrio da nova reação”.

2NO + O2 = 2NO2    K1 = [NO2] 2 / [NO]2.[O2]

2NO2 = 2NO + O2  K2 = [NO]2.[O2] / [NO2]2

Daí, K2 = 1/K1    “As constantes de equilíbrio para uma reação e para a sua reação inversa são recíprocas”.

2NO(g) + O2 = 2NO2(g)                K1 = [NO2]2 / [NO]2.[O2]

2NO2(g) = N2O4(g)                        K2 = [N2O4] / [NO2]2

2NO(g) + O2(g) = N2O4(g)                K3 = [N2O4] / [NO]2.[O2]

Daí, K3 = K1 x K2       “Quando se adicionam duas ou mais reações, suas constantes de equilíbrio devem ser multiplicadas, a fim de obter a constante de equilíbrio da reação total”

Quadro Resumo.

1. Quando se divide uma reação por um fator, o valor da constante da nova reação será a raiz fator da constante original.