Reações em Soluções Aquosas

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Giovanni Gil Campos
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1 Reações em Soluções Aquosas

2 Classificação Reações sem transferência de elétrons: Reações de precipitação; Reações de neutralização. Reações com transferência de elétrons: Reações de oxirredução.

3 Reações de Precipitação O produto da reação é uma fase sólida insolúvel em água (precipitado). A precipitação ocorre quando a concentração de um produto começa a exceder a solubilidade daquela substância, então, qualquer quantidade a mais deste produto precipita na solução. Exemplo: AgNO 3(aq) + HCl (aq) AgCl (s) + HNO 3(aq) = precipitado (ppt).

4 Solubilidade para Compostos Iônicos Solubilidade: é a quantidade de substância que pode ser dissolvida em certas quantidades de solventes. Exemplo: Apenas mol de BaSO 4 dissolve-se em 1 L de água a 25 C. Substâncias com solubilidade menor que 0,01 mol/l podem ser consideradas insolúveis.

5 Solubilidade para Compostos Iônicos Compostos iônicos solúveis NO 3 - C 2 H 3 O 2 - Exceções importantes Nenhuma Nenhuma Cl - Compostos de Ag +, Hg 2+ 2 e Pb 2+ Br - Compostos de Ag +, Hg 2+ 2 e Pb 2+ I - Compostos de Ag +, Hg 2+ 2 e Pb 2+ SO4 - Compostos de Sr 2+, Ba 2+, Hg 2+ 2 e Pb 2+ Compostos iônicos insolúveis Exceções importantes S 2- Compostos de NH4 + dos cátions de metais alcalinos e Ca 2+, Sr 2+ e Ba 2+ CO 3 2- PO 4 3- Compostos de NH4 + dos cátions de metais alcalinos Compostos de NH4 + dos cátions de metais alcalinos OH - Compostos dos cátions de metais alcalinos e Ca 2+, Sr 2+ e Ba 2+

6 Exemplo NaF, NaCl, CaCl 2, CaF 2 são todos eletrólitos fortes, mas somente o CaF 2 é insolúvel em água. Escreva a equação para a reação que ocorre quando soluções aquosas moderadamente concentradas de NaF e CaCl 2 são misturadas. NaF (s) Na + (aq) + F - (aq) CaCl 2(s) Ca 2+ (aq) + 2Cl - (aq) 2NaF (aq) + CaCl 2(aq) CaF2 (s) + 2NaCl (aq) (equação molecular) 2Na + (aq) + 2F - (aq) + Ca 2+ (aq) + 2Cl - (aq) CaF2 (s) + 2Na + (aq) + 2Cl - (aq) (equação iônica) Ca 2+ (aq) + 2F - (aq) CaF2 (s) (equação iônica simplificada)

7 Exercícios 1. AgNO 3, KI, KNO 3 e AgI são todos eletrólitos fortes, mas somente o último AgI é insolúvel em água. Escreva as equações para a reação que ocorre quando soluções de concentrações moderadas de AgNO 3 e KI são misturadas. 2. Proponha três soluções aquosas que poderiam ser empregadas para precipitar PbCl 2 (insolúvel) de uma solução de Pb(NO 3 ) 2.

8 Resolução 1. AgNO 3(aq) + KI (aq) Ag + (aq) + NO - 3 (aq) + K + (aq) + I - (aq) Ag + (aq) + I - (aq) AgI (s) + KNO 3(aq) (equação molecular) AgI (s) + K + (aq) + NO 3 - (aq) (equação iônica) AgI (s) (equação iônica simplificada) 2. NaCl [Pb(NO 3 ) 2(aq) + 2NaCl (aq) PbCl 2(s) + 2NaNO 3(aq) ] HCl [Pb(NO 3 ) 2(aq) + 2HCl (aq) PbCl 2(s) + 2HNO 3(aq) ] KCl [Pb(NO 3 ) 2(aq) + 2KCl (aq) PbCl 2(s) + 2KNO 3(aq) ]

9 Reações de Neutralização Em uma reação de neutralização, isto é, de um ácido com uma base, o produto sempre será sal e água. Exemplo: HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) Nesta reação um mol de íons H + do HCl se combinam com um mol de íons OH - do NaOH para formar um mol de moléculas de água. A razão estequiométrica do HCl para o NaOH é 1:1.

10 Equações HCl (aq) + NaOH (aq) H + (aq) + Cl - (aq) + Na + (aq) + OH - (aq) H + (aq) + OH - (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) (equação molecular) Na + (aq) + Cl - (aq) + H 2 O (l) (equação iônica) H 2 O (l) (equação iônica simplificada)

11 Titulação Ácido-Base Titulação: é a determinação da concentração molar de um ácido em uma solução aquosa pela adição vagarosa de uma solução básica de concentração conhecida na solução do ácido e vice-versa. Ponto de equivalência: número de mols de íons H + é igual ao número de mols de íons OH -. O ponto de equivalência é observado pela mudança de coloração da solução devido à adição de um indicador (substância que confere diferente coloração à solução dependendo do ph).

12 Titulação Ácido-Base

13 Ponto de equivalência: Titulação Ácido-Base

14 Exemplo 25,00 ml de uma solução de H 2 SO 4, de concentração desconhecida, é titulada com uma solução de NaOH 0,1200 mol/l. Se são necessários 38,14 ml de solução de NaOH para atingir o ponto de equivalência, qual a concentração molar do ácido? H 2 SO 4(aq) + 2NaOH (aq) Na 2 SO 4(aq) + 2H 2 O (l) M base = n base V base 0,1200 = n base 0,03814 n base = 0, mol n ácido = n base RE n ácido = 0, ,5 n ácido = 0, mol M ácido = n ácido V ácido M ácido = 0, ,025 M ácido = 0,0915 mol/l

15 Exercício 15,00 ml de uma solução de Ba(OH) 2 são exatamente neutralizados por 31,40 ml de HCl 0,1428 mol/l. A reação na titulação pode ser escrita: Ba(OH) 2(aq) + 2HCl (aq) Qual a concentração da base? BaCl 2(aq) + 2H 2 O (l)

16 Resolução Ba(OH) 2(aq) + 2HCl (aq) BaCl 2(aq) + 2H 2 O (l) M ácido = n ácido V ácido 0,1428 = n ácido 0,03140 n ácido = 0, mol n base = n ácido RE n base = 0, ,5 n base = 0, mol M base = n base V base M base = 0, ,015 M base = 0,1495 mol/l

17 Reações de Oxirredução São reações que envolvem a transferência de elétrons entre os átomos. Oxidação: ocorre oxidação quando substâncias ou espécies químicas perdem elétrons. Redução: é um ganho de elétrons. Na 0 Na + + e - Ca e - Ca 0 Agente oxidante: substância ou espécie química que ganha elétrons. Agente redutor: substância ou espécie química que perde elétrons.

18 Exemplo Fe (s) + 2H + (aq) Fe 2+ (aq) + H 2(g) Fe 0 H + Aumenta o número de oxidação de zero para +2 Perde elétrons Diminui o número de oxidação de +1 para zero Ganha elétrons É oxidado pelo H + É reduzido pelo Fe 0 É agente redutor (reduz H + a H 2 ) É agente oxidante (oxida Fe 0 a Fe 2+ )

19 Números de Oxidação (Nox) mais Comuns Átomos na forma elementar (H) ou molecular (H 2 ) Nox = zero. Íons monoatômicos Nox = carga do íon (Ca 2+, Cl -, Al 3+ ). Não-metais geralmente tem Nox negativo. Oxigênio normalmente -2. Hidrogênio +1 quando ligado a não-metais e -1 quando ligado a metais. Halogênios o Nox do flúor é sempre -1 enquanto para os outros halogênios é -1 na maioria dos compostos. A soma dos números de oxidação de todos os átomos de um composto neutro é zero. A soma dos números de oxidação de todos os átomos de um íon poliatômico é igual à carga do íon (íon hidrônio, H3O + Nox = +1).

20 Série de Atividade em Solução Aquosa Série de atividade: lista de metais dispostos em ordem decrescente de facilidade de oxidação.

21 Série de Atividade em Solução Aquosa Cu(NO 3 ) 2 Cobre metálico Prata metálica AgNO 3

22 Exercícios Balanceie as seguintes equações: 1. MnO 2 + KClO 3 + KOH K 2 MnO 4 + KCl + H 2 O 2. H 2 C 2 O 4 + KMnO 4 CO 2 + MnO + K 2 O + H 2 O 3. K 2 Cr 2 O 7 + HBr KBr + CrBr 3 + H 2 O + Br 2 4. HNO 3 + Cu Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O 5. MnO 2 + HCl MnCl 2 + H 2 O + Cl 2

23 Resolução MnO 2 + 2KClO 3 + KOH K 2 MnO 4 + KCl + H 2 O Δe - = 2e - (oxidação) Δe - = 6e - (redução) 6MnO 2 + 2KClO KOH 3MnO 2 + KClO 3 + 6KOH 6K 2 MnO 4 + 2KCl + 6H 2 O 3K 2 MnO 4 + KCl + 3H 2 O

24 Resolução 1. 3MnO 2 + KClO 3 + 6KOH 3K 2 MnO 4 + KCl + 3H 2 O 2. 5H 2 C 2 O 4 + 2KMnO 4 10CO 2 + 2MnO + K 2 O + 5H 2 O 3. K 2 Cr 2 O HBr 2KBr + 2CrBr 3 + 7H 2 O + 3Br HNO 3 + 3Cu 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O 5. MnO 2 + 4HCl MnCl 2 + 2H 2 O + Cl 2

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