A.L.1.3 EFEITOS DA TEMPERATURA E DA CONCENTRAÇÃO NA PROGRESSÃO GLOBAL DE UMA REACÇÃO

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1 A.L.1.3 EFEITOS DA TEMPERATURA E DA CONCENTRAÇÃO NA PROGRESSÃO GLOBAL DE UMA REACÇÃO QUÍMICA 11.ºANO QUESTÃO-PROBLEMA Como pode evoluir um sistema em equilíbrio quando se faz variar a temperatura ou a concentração? PREPARAÇÃO PRÉVIA Os alunos devem rever os conceitos de equilíbrio químico e Lei e Le Chatelier. TRABALHO LABORATORIAL MATERIAL (POR GRUPO) Material Quantidades Balança 1 Copo de 250 ml 2 Copo de 150 ml 2 Placa de aquecimento 1 Esguicho 2 Espátulas 3 Balão Volumétrico 2 Pompete 1 Pipeta 2 Tubo de ensaio 3 Suporte de tubos de ensaio 1 Vareta de vidro 2 Conta gotas 2 Funil 1 Pinça de madeira 1 1

2 REAGENTES Reagente Frases R Frases S Cloreto de cobalto II hexa-hidratado Gelo Dicromato de potássio Cromato de potássio Ácido sulfúrico diluído (p.e 1:10) Hidróxido de sódio (p.e 40g/L) R49, R22, R42/43, R35 R45, R46, R60, R61, R8, R21, R25, R26, R34, R42/43, R48/23, R35 R36, R37, R38, R43, R46, R49, R50, R53 R35 R35, R36/38 S2, S22, S53, S45, S60, S61 S53, S45, S60, S61 S45, S53, S60, S61 S1/2, S26, S30, S45 S1/2, S26, S36/37/39, S45 PROCEDIMENTO 1 A - EFEITO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA 1. Preparar 10 cm 3 de uma solução aquosa saturada de cloreto de cobalto (II) hidratado, num copo, à temperatura ambiente. 1 Adaptado de Dantas, M. d., & Ramalho, M. D. (2009). Caderno de actividades laboratoriais, Jogo de Partículas - Física e Química A - Química - Bloco 2-11.º/12.º ano. Lisboa: Texto Editores, Lda. e Martins, I. P., & al., e. (2003). Programa de Física e Química A, 11.º ou 12.º ano. Mistério da Educação 2

3 2. Transferir um pouco da solução para um tubo de ensaio muito pequeno 3. Colocar o tubo de ensaio, alternadamente, em banho de água a ferver e num banho de gelo 4. Apreciar a alteração na coloração do conteúdo do tubo de ensaio após a variação de temperatura provocada. 3

4 B EFEITO DA VARIAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO 1. Preparar 100 ml de uma solução de cromato de potássio pesando 0,78 g da substância e adicionando água desionizada até perfazer o volume. 2. Preparar 100 ml de uma solução de dicromato de potássio pesando 1,47 g da substância e adicionando água desionizada até perfazer o volume. 3. Deitar num tubo de ensaio (tubo 1) cerca de 5 ml de solução aquosa de cromato de potássio e noutro tubo de ensaio (tubo 2) cerca de 5 ml de dicromato de potássio. 4

5 4. Adicionar à solução 1, gota a gota, ácido sulfúrico, até se verificar mudança de cor da solução. 5. Ao novo sistema em equilíbrio, adicionar, gota a gota, solução de hidróxido de sódio, até nova mudança de cor. 6. De novo, adicionar ácido sulfúrico ao sistema reaccional, gota a gota, até nova mudança de cor. NOTA: As soluções de cromato e dicromato devem ser preparadas por um grupo e usadas por todos. As soluções de ácido sulfúrico e hidróxido de sódio foram preparadas pela professora, dados os riscos inerentes aso seu manuseamento. 5

6 REGISTO E TRATAMENTO DE DADOS A - EFEITO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA A solução apresenta uma cor rosa avermelhado quando é colocada no banho de gelo, e uma coloração mais arroxeada quando é aquecida. B EFEITO DA VARIAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO A adição de ácido sulfúrico à solução amarela de cromato de potássio, fez com que a solução ficasse laranja. A adição de hidróxido de sódio a essa solução, fez com que ela retomasse a sua cor amarela. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Para compreender os resultados é importante compreender também as reacções com que estamos a trabalhar. EFEITO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA: Para o estudo do efeito da variação da temperatura, usou-se o cobalto de cobre II hexa-hidratado. Esta é uma reacção endotérmica, que se pode representar pela seguinte equação: CoCl 2. x H 2 O (aq) CoCl 2. (x y)h 2 O (aq) + y H 2 O (l) ; ( H > 0) A forma mais hidratada do cloreto de cobalto tem cor rosa-avermelhada e a forma menos hidratada tem cor azul. 6

7 De acordo com o Princípio de Le Chatelier, sendo esta reacção endotérmica no sentido directo, é favorecida pelo aumento da temperatura, ou seja, vai intensificar-se a cor azul. Por diminuição da temperatura intensificar-se a cor rosa. EFEITO DA VARIAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO Para estudar o efeito da variação da concentração no equilíbrio, utilizaram-se soluções de cromato e dicromato de potássio, que estabelecem a seguinte reacção de equilíbrio: CrO 4 2- (aq) + 2H + (aq) Cr 2 O 7 2- (aq) + H 2 O(l) Quando o cromato de potássio (K 2 CrO 4 ), se dissolve em água, obtêm-se uma solução de cor amarela. Quando se dissolve dicromato de potássio de potássio (K 2 Cr 2 O 7 ), obtêm-se uma solução de cor laranja. 2- Adicionando ácido (ácido sulfúrico, H 2 SO 4 ) à solução de CrO 4 (solução amarela), o sistema vai evoluir no sentido directo intensificando a cor laranja. Se, pelo contrário adicionamos uma base (solução aquosa de hidróxido de sódio, NaOH), este reage com H +, diminuindo a concentração deste e o sistema vai evoluir no sentido inverso, intensificando a cor amarela. Os resultados obtidos experimentalmente são consistentes com os esperados teoricamente. Salientasse apenas que a cor azul da forma menos hidratada de cobalto de cobre não foi observada, provavelmente por a solução não estar saturada. Verificou-se, no entanto, uma variação na cor para arroxeado. 7

8 CONSIDERAÇÕES 1. A solução de cloreto de cobalto pode ser reutilizada por outros alunos, evitando-se desperdícios desnecessários e minimizando problemas ambientais resultantes da sua eliminação. No final das actividades, o cloreto de cobalto (II) deve ser recuperado por cristalização. 2. A solução de dicromato de potássio serve apenas para controlo de cor pelo que pode preparar-se uma quantidade menor. 3. Se apenas existir cromato ou dicromato de potássio, a experiência pode realizar-se na mesma, não havendo apenas o controlo de cor. BIBLIOGRAFIA Dantas, M. d., & Ramalho, M. D. (2009). Caderno de actividades laboratoriais, Jogo de Partículas - Física e Química A - Química - Bloco 2-11.º/12.º ano. Lisboa: Texto Editores, Lda. Dantas, M. d., & Ramalho, M. D. (2009). Jogo de Partículas - Física e Química A - Química - Bloco 2-11.º/12.º ano. Lisboa: Texto Editores, Lda. Martins, I. P., & al., e. (2003). Programa de Física e Química A, 11º ou 12º anos. Ministério da Educação. 8