Reacções químicas. Aspectos qualitativos e quantitativos de uma reacção química. Grau de pureza de uma substância

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Isabela Ramires Lacerda
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Luís Perna 2010/11 Grau de pureza de uma substância Muitos dos

1 Reacções químicas Aspectos qualitativos e quantitativos de uma reacção química Prof. Luís Perna 2010/11 Grau de pureza de uma substância Muitos dos materiais que utilizamos no dia-a-dia possuem impurezas e, como tal, faz sentido falar-se em grau de pureza. 1

2 Grau de pureza de uma substância Os reagentes podem ser classificados de acordo com o seu grau de pureza. Exemplo Uma amostra de 200 kg de calcário (com teor de 80% de CaCO 3 ) foi tratada com ácido fosfórico (H 3 PO 4 ), de acordo com a seguinte equação química: 3 CaCO 3 (s) + 2 H 3 PO 4 (aq) Ca 3 (PO 4 ) 2 (s) + 3 H 2 O(l) + 3 CO 2 (g) Calcule a massa de Ca 3 (PO 4 ) 2 formado. 2

3 Exercícios Uma central termoeléctrica consome, por dia, t de carvão com 20% de impurezas. Calcule, para um dia: a) a massa de dioxigénio necessária para a combustão do carvão; b) a quantidade de dióxido de carbono produzida, supondo um rendimento de 70%. a) m(o 2 ) = 2,987 x 10 4 t b) n(co 2 ) = 6,533 x 10 8 mol Exercícios Para a produção industrial de soda cáustica (NaHO) faz-se reagir carbonato de sódio com hidróxido de cálcio segundo a seguinte equação química: Na 2 CO 3 (s) + Ca(HO) 2 (aq) CaCO 3 (s) + 2 NaHO(aq) Quando se faz reagir 265 kg de carbonato de sódio com 80% de pureza, qual a massa de soda cáustica que se obterá, supondo um rendimento de 100%? a) m = 160 kg 3

4 Exercícios Um constituinte do fermento utilizado para fazer crescer os bolos é o hidrogenocarbonato de amónio (NH 4 HCO 3 ) que, quando aquecido, se decompõe segundo a equação: NH 4 HCO 3 (s) NH 3 (g) + CO 2 (g) + H 2 O(g) a) Explique como a reacção anterior justifica o crescimento do bolo. b) Quando se usa 25,0 g de fermento com um teor de 80% em NH 4 HCO 3 : i) determine o volume (CNPT) de CO 2 libertado para o bolo durante "a cozedura", supondo um rendimento de 100%; ii) calcule a quantidade de amoníaco libertada se o rendimento da reacção for de 80%. i) V(CO 2 ) = 5,67 dm 3 ii) n(nh 3 ) = 0,203 mol Exercícios Fez-se reagir 290 g de uma amostra que continha 80% de tricloreto de fósforo com excesso de água de forma a produzir 124 g de HCl e solução aquosa de ácido fosforoso, segundo a seguinte equação química: PCl 3 (s) + 3 H 2 O(l) H 3 PO 3 (aq) + 3 HCl(aq) Determine o rendimento da reacção. %= 67,1 % 4

5 Como se classificam os sistemas? Onde é que existe energia nos reagentes e produtos? Na água, por exemplo, existe energia armazenada: nas ligações intramoleculares entre o átomo de oxigénio e os dois átomos de hidrogénio na própria molécula; nas ligações intermoleculares entre o átomo de oxigénio da molécula e um dos átomos de hidrogénio de uma outra molécula. 5

6 Como se classificam as reacções quanto à variação da energia interna? Nas reacções químicas, dado que há ruptura de algumas ligações e formação de outras, existe, obviamente, variação da energia do sistema. Quando os reagentes dão origem aos produtos, no decurso de uma reacção, pode haver aumento ou diminuição da sua energia interna. Reacções exoenergéticas e endoenergéticas 6

Energia cinética e energia potencial As moléculas podem ter vários tipos de energia: Energia cinética: vibracional (A), rotacional (B) e translacional (C).

7 Energia cinética e energia potencial As moléculas podem ter vários tipos de energia: Energia cinética: vibracional (A), rotacional (B) e translacional (C). Energia potencial que está associada às ligações entre os átomos da molécula (ligações intramoleculares) e associada às ligações entre as próprias moléculas (ligações intermoleculares). Energia cinética e energia potencial Uma reacção química, é um processo onde ocorrem, ruptura e/ou formação de ligações químicas. Associada a estas rupturas e ligações há sempre variação de energia. Modelo de ligação covalente 7

Energia cinética e energia potencial Podemos perceber do exemplo anterior, que há libertação de energia na formação de uma ligação (pois a energia do sistema diminuiu).

8 Energia cinética e energia potencial Podemos perceber do exemplo anterior, que há libertação de energia na formação de uma ligação (pois a energia do sistema diminuiu). Deste modo facilmente se compreende que, se quisermos quebrar essa mesma ligação, teremos de lhe fornecer a mesma quantidade de energia. Balanço energético A classificação duma reacção em termos energéticos depende da energia de dissociação (ruptura de ligações) e da energia de ligação (formação de novas ligações) que é posta em jogo. Quando a reacção ocorre num sistema a pressão constante a quantidade de energia (sob a forma de calor) envolvida é equivalente à variação de entalpia, H. Se a variação de entalpia de uma reacção for positiva a reacção é endoenergética (endotémica), se for negativa a reacção é exoenergética (exotérmica). 8

9 Balanço energético Reacções exoenergéticas (exotérmicas) Suponhamos a seguinte reacção genérica: A + B C + D Se a energia recebida por A e B para a ruptura de ligações for inferior à energia libertada por C e D na formação de novas ligações, o excesso de energia vai para o exterior. A + B C + D H < 0 Balanço energético Reacções endoenergéticas (endotérmicas) Suponhamos a seguinte reacção genérica: A + B C + D Se a energia recebida por A e B para a ruptura de ligações for superior à energia libertada por C e D na formação de novas ligações, a energia em falta será fornecida pelo exterior. A + B C + D H > 0 9

10 Energias médias de ligação Exemplo 1 10

11 Exemplo 2 Exercícios Resposta: H = -126 kjmol -1 Resposta: H = -546 kjmol -1 Resposta: H = 177 kjmol -1 11

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