![Page 1: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/1.jpg)
QUI109 – QUÍMICA GERAL(Ciências Biológicas)
10ª aula / 2016-2
(disponível em: http://professor.ufop.br/mcoutrim)
Prof. Mauricio X. Coutrim
![Page 2: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/2.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICO
T1T2T2 > T1 N2O4(g) 2NO2(g)
![Page 3: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/3.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICO
UM SISTEMA SE ENCONTRA EM EQUILÍBRIO QUANDO AS VELOCIDADES DE TRANSFORMAÇÕES NÃO SE ALTERAM!
Um sistema reacional atinge o equilíbrio quando a velocidade de formação de produtos é igual à velocidade de
formação de reagentes.
A + B ⇄ Cv1
v2
No equilíbrio a velocidade de formação de “C” (v1)
torna-se igual à velocidade de formação de “A” e “B” (v1): v1 = v2.
![Page 4: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/4.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICO
EXPRESSÃO DA EQUAÇÃO DE EQUILÍBRIO
Para gases, tem-se que, p. ex., no processo de formação da amônia (NH3) / Processo Haber
N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g)
v1
v2
A constante de equilíbrio em termos de pressão parcial das espécies participantes dessa reação é obtida da expressão:
(PNH3)2
Keq = -----------------(PN2) (PH2)3
A expressão da constante de equilíbrio depende somente da
estequiometria da reação(os valores de pressão são
dados em atmosferas, atm)O valor de Keq depende da temperatura!
![Page 5: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/5.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICO
EXPRESSÃO DA EQUAÇÃO DE EQUILÍBRIO
A equação de equilíbrio pode também ser expressa em termos da concentração das espécies, mesmo gasosas.
Assim para a mesma reação:
N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g)
v1
v2
A constante de equilíbrio em termos de concentração das espécies participantes dessa reação é obtida da expressão:
[NH3]2
Keq = -----------------[N2] [H2]3
A concentração é sempre utilizada em mol.L-1
(símbolo = [ X ])
![Page 6: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/6.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICOEXPRESSÃO DA EQUAÇÃO DE EQUILÍBRIO
Considerações importantes:1. As pressões e/ou concentrações na equação de equilíbrio
são relativas a valores de referência (pressão = 1 atm e concentração = 1 mol.L-1) Keq não tem unidade!
2. As pressões e concentrações de sólidos puros, líquidos puros e solventes não entram no cálculo de Keq.
3. Keq(inv) de uma reação no sentido inverso é o inverso de Keq(dir) (1/Keq(inv)) da reação no sentido direto. E vice-versa.
2NOBr(g) ⇄ 2NO(g) + Br2(g); Keq = (PNO)2 PBr2 / (PNOBr)2 = 0,42 a 100 oC.
CaCO3(s) ⇄ CaO(s) + CO2(g); Keq = PCO2
N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g); K1=[NH3]2/[N2] [H2]3 e K2= [N2] [H2]3/[NH3]2; K1=1/K2
v1
v2
![Page 7: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/7.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICOEXPRESSÃO DA EQUAÇÃO DE EQUILÍBRIO
Considerações importantes:4. Ao multiplicar uma reação por um fator (n) a K’eq da
reação resultante será igual a Keq da reação original elevada à potencia do fator de multiplicação (K’eq = Keq
n).
5. Keq de uma reação em duas etapas é o produto de Keq de cada etapa (Keq = Keq1 x Keq2).
2NOBr(g) ⇄ 2NO(g) + Br2(g); Keq = (PNO)2 PBr2 / (PNOBr)2 = 0,42 a 100 oC (X 2)
4NOBr(g) ⇄ 4NO(g) + 2Br2(g); K’eq = (PNO)4 (PBr2)2 / (PNOBr)4 = 0,18 (=0,422)
2NOBr(g) ⇄ 2NO(g) + Br2(g); Keq = (PNO)2 PBr2 / (PNOBr)2 = 0,42 a 100 oC
Br2(g) + Cl2(g) ⇄ 2BrCl; Keq = (PBrCl)2 / PBr2 PCl2 = 7,2 a 100 oC
2NOBr(g) + Cl2(g) ⇄ 2NO(g) + 2BrCl; Keq = (PNO)2 (PBrCl)2 / (PNOBr)2 PCl2 = 3,0
(= 0,42 x 7,2)
![Page 8: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/8.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICOPrincípio de Le Châtelier
Se um sistema em equilíbrio for perturbado, o equilíbrio se deslocará de tal forma que essa pertubação seja neutralizada.
• Considere o processo Haber de produção de amônia:
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Efeito da variação nas concentrações de reagentes ou produto
• Se H2 é adicionado enquanto o sistema está em equilíbio, o sistema deve responder para neutralizar o H2 adicionado (por Le Châtelier).
• O sistema deve consumir o H2 e levar aos produtos até que um novo equilíbrio seja estabelecido ( [H2] e a [N2] ↓ e a [NH3] ↑.
• Portanto, em um sistema em equilíbrio, o aumento ou a diminuição da concentração do reagente ou do produto resultará em um novo equilíbrio para compensar a perturbação causada.
![Page 9: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/9.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICOPrincípio de Le Châtelier
Variação da variação nas concentrações de reagentes ou produto
![Page 10: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/10.jpg)
• À medida que diminui-se o volume, a pressão aumenta.
• Aumentando-se a pressão, o sistema se deslocará no sentido de neutralizar esse aumento (remoção de gases diminui a pressão).
• Um aumento na pressão favorece o sentido que tenha menos quantidade de matéria.
EQUILÍBRIO QUÍMICOPrincípio de Le Châtelier
Efeito da variação de volume e pressão
N2O4(g) 2NO2(g)
• Um aumento na pressão (através da diminuição do volume) favorece a formação de N2O4 incolor.
• O sistema se desloca no sentido de reduzir a quantidade de matéria de gás (1 molécula de reagente vs 2 moléculas de produto).
![Page 11: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/11.jpg)
• A constante de equilíbrio depende da temperatura.
• Para uma reação endotérmica, H (HP – HR) > 0, o calor absorvido do ambiente pode ser considerado um reagente.
• Para uma reação exotérmica, H (HP – HR) < 0, o calor liberado para o ambiente pode ser considerado um produto.
EQUILÍBRIO QUÍMICOPrincípio de Le Châtelier
Efeito das variações de temperatura
• A adição de calor, se H > 0 (por ex., aquecendo o recipiente) favorece a reação direta, e se H < 0 favorece a reação inversa.
• A remoção de calor, se H > 0 (por ex., resfriando o recipiente) favorece a reação inversa, e se H < 0 favorece a reação direta.
![Page 12: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/12.jpg)
• Considere o sistema abaixo, para a qual o H > 0 (endotérmico):
cor rosa cor azul
Co(H2O)62+ (aq) + 4Cl- (aq) CoCl4
2- (aq) + 6H2O (l)
EQUILÍBRIO QUÍMICOPrincípio de Le Châtelier
Efeito das variações de temperatura
– Quando uma mistura rosa clara, em equilíbrio é colocada em um béquer de água quente, a mistura fica azul escura.
– Uma vez que o H (HP – HR) > 0 (endotérmico; Hprod > Hreag), a adição de calor favorece a reação direta, neste caso, a formação de CoCl4
2- azul.
![Page 13: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/13.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICOPrincípio de Le Châtelier
![Page 14: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/14.jpg)
• Um catalisador reduz a barreira de energia de ativação para a reação.
• Um catalisador diminui o tempo gasto para alcançar o equilíbrio.
• Um catalisador não afeta a composição da mistura em equilíbrio.
EQUILÍBRIO QUÍMICOPrincípio de Le Châtelier
Efeito do catalisador
![Page 15: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/15.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim15
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS
A água e os eletrólitos (solutos que formam íons quando dissolvidos em água): Ácidos, Bases e Sais
Completamente dissociados em água
HNO3(aq) H+(aq) + NO3
-(aq)
Parcialmente dissociados em água
H2CO3(aq) H+(aq) + HCO3
-(aq)
HNO3(aq) + H20(L) H3O+(aq) + NO3
-(aq)
H2CO3(aq) + H20(L) H3O+(aq) + HCO3
-(aq)
![Page 16: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/16.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim16
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSASÍon hidrônio: H+ ou H3O+ ou ?
![Page 17: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/17.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim17
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS
Ácido: doa próton (H+) / Base: aceita próton (H+)
Base conjugada: espécie formada após a doação do próton
Ácido conjugado: espécie formada com o próton doado pelo ácido
Equilíbrio Ácido / Base
Conceito de BrØnsted e Lowry
![Page 18: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/18.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim18
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS
FORÇA DE ÁCIDOS E BASES
A tendência para o solvente aceitar ou doar prótons determina
a força do soluto (ácido ou base) dissolvido
Equilíbrio Ácido / Base
![Page 19: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/19.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim19
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS
ÁGUA é um importante solvente por causa da sua disponibilidade (o
solvente mais abundante na Terra) e por causa das suas
propriedades químicas como solvente.
Equilíbrio Ácido / Base
![Page 20: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/20.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim20
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSASEquilíbrio Ácido / Base
O CONCEITO DE pH
Seja Kw = [H3O+] [OH-] = [H+] [OH-] = 1,0.10-14
Para um sistema constituído somente de moléculas de água (água pura) a 25 oC haverá 1,0.10-7 mol de íons H+ e o mesmo tanto de íons OH-.
Ou seja, [H+] = [OH-] = 1,0.10-14 = 1,0.10-7 mol.L-1.
Para facilitar a escrita e evitar tantos zeros (!) adota-se a função p = - log.
Então tem-se que , pOH = - log [OH-] e pH = [H+]
Ou seja, pH = pOH = - log [H+] = - log [OH-] = - log 1,0.10-7 = 7,0
pKw = 14,0
pKw = pH + pOH
![Page 21: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/21.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim21
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS
Calcule [H+], [OH-], pH e pOH numa solução de NaOH 0,200 mol.L-1 a
25oC.
NaOH(aq) Na+(aq) + OH-
(aq)
[OH-] = [Na+] = CNaOH = 0,200 mol.L-1
[H+] = Kw / [OH-] = 1,01.10-14 / 0,200 = 5,05.10-14 mol.L-1
pOH = -log[OH-] = -log 0,200 = 0,70
pH + pOH = pKw = 14,00. Então, pH = 14,00 – 0,70 = 13,30
Equilíbrio Ácido / Base
- log 5,05.10-14 = 13,30 = pH
![Page 22: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/22.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim22
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSASEquilíbrio Ácido / Base
MEDIDA DE pH DE SOLUÇÕES: Indicador ácido/base
Indicador é uma substância (ácido ou base fracos) que em solução
aquosa, apresenta cores intensas diferentes para as formas associada e
dissociada. Assim, dependendo do pH um líquido transparente com
essa substância terá uma ou outra coloração.
Cor da forma ácida
Cor da forma básica
Representação
HIn + H2O In- + H3O+
In + H2O InH+ + HO-
Cor da forma básica
Cor da forma ácida
![Page 23: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/23.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim23
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSASEquilíbrio Ácido / Base
Faixa de pH – indicador ácido = pKa ± 1, indicador básico = pKb ± 1.
![Page 24: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/24.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim24
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS
Constante de dissociação de ácidos e bases fracos
O ácido nitroso (HNO2) é um ácido fraco, então
Enquanto que a amônia dissolvida em água atua como
uma base fraca, então
Assim, tem-se que Ka é a constante de dissociação de ácido e Kb
é a constante de dissociação de base.
Equilíbrio Ácido / Base
![Page 25: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/25.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICOCÁLCULOS ENVOLVENDO EQUILÍBRIO QUÍMICO
1) Dadas as seguintes informações: HF(aq) ⇄ H+(aq) + F-(aq); Keq = 6,8.10-4 e
H2C2O4(aq) ⇄ 2H+(aq) + C2O42-(aq); Keq = 3,8.10-6.
Determine Keq para a reação: 2HF(aq) + C2O42-(aq) ⇄ 2F-(aq) + H2C2O4(aq).
Multiplicando a 1ª reação por 2: 2HF(aq) ⇄ 2H+(aq) + 2F-(aq); Keq = 4,6.10-7 e
invertendo a 2ª reação: 2H+(aq) + C2O42-(aq) ⇄ H2C2O4(aq); Keq = 2,6.105.
Com a soma delas: 2HF(aq) + C2O42-(aq) ⇄ 2F-(aq) + H2C2O4(aq); Keq = 0,12.
![Page 26: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/26.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICOCÁLCULOS ENVOLVENDO EQUILÍBRIO QUÍMICO
2) Uma mistura de H2 e N2 atinge o equilíbrio a 472 oC quando PH2 =
7,38 atm, PN2 = 2,46 atm e PNH3 = 0,166 atm.
Determine Keq para N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g).Resposta: Keq = 2,79.10-5.
3) Uma solução aquosa de ácido acético tem as seguintes
concentrações, em mol.L-1, no equilíbrio a 25 oC: [CH3COOH] = 1,65.10-2;
[H+] = 5,44.10-4; [CH3COO-] = 5,44.10-4. CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+
Determine Keq para a dissociação do ác. acético.
Resposta: Keq = 1,79.10-5.
![Page 27: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/27.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICOCÁLCULOS ENVOLVENDO EQUILÍBRIO QUÍMICO
4) Amônia (NH3) é dissolvida em 5,00 L de água a 25 oC para produzir uma solução 0,0124 mol.L-1. Ao atingir o equilíbrio [OH-] = 4,64.10-4
mol.L-1. Calcule Keq para a reação: NH3(aq) + H2O(l) ⇄ NH4+(aq) + OH-(aq).
Estequiometricamente a dissociação da amônia produz quantidades
idênticas de NH4+ e OH-. Têm-se que a variação da concentração da água
não entra na expressão da constante de equilíbrio porque é o solvente.
NH3(aq) + H2O(l) ⇄ NH4+(aq) + OH-(aq).
Início 0,0124 mol.L-1 0 mol.L-1 0 mol.L-1
Variação - 4,64.10-4 mol.L-1 + 4,64.10-4 mol.L-1 + 4,64.10-4 mol.L-1
Equilíbrio 1,19.10-2 mol.L-1 4,64.10-4 mol.L-1 4,64.10-4 mol.L-1
Keq = [NH4+] [OH-] / [NH3] = (4,64.10-4)2 / 1,19.10-2 = 1,81.10-5
Qual o pH dessa solução? pOH = - log 4,64.10-4 = 3,33; pH = 10,67
![Page 28: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/28.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICOCÁLCULOS ENVOLVENDO EQUILÍBRIO QUÍMICO
5) Um recipiente de 1,00 L contém 2,0 mol de H2, 1,00 mol de N2 e 2,00 mol de NH3 a 472 oC (745 K). Para a reação: N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g), com Keq = 2,79.10-5, nessa temperatura, qual será o sentido da reação?
Keq = Q, significa que o sistema está em equilíbrio!
Determinando o sentido da reação calculando Q
Da equação dos gases ideais tem-se que: PV=nRT; P=(nRT)/V (R=0,082 L atm / (mol K)).
Então, PH2 = 122 atm; PN2 = 61,2 atm; PNH3 = 122 atm. Assim, calculando-se o quociente
de reação Q:
Q = (122)2 / [(61,2) (122)3] = 1,34.10-4
(PNH3)2
Qreação = --------------(PN2) (PH2)3
Sendo Q > Keq, o equilíbrio desse sistema somente será alcançado quando Q
diminuir, ou seja, quando PNH3 diminuir e/ou PN2 e/ou PH2 aumentarem. Então, a
reação deve ocorrer no sentido de formar N2 e H2, isto é, ela deve acontecer no
sentido inverso do qual ela foi escrita na questão.
![Page 29: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/29.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICOCÁLCULOS ENVOLVENDO EQUILÍBRIO QUÍMICO
6) Determine a concentração molar de OH- em uma solução 0,15 mol.L-1
de NH3. Dado: NH3(aq) + H2O(l) ⇄ NH4+(aq) + OH-(aq) e Keq = 1,81.10-5.
Calculando as concentrações no equilíbrio
NH3(aq) + H2O(l) ⇄ NH4+(aq) + OH-(aq).
Início 0,15 mol.L-1 0 mol.L-1 0 mol.L-1
Variação - x mol.L-1 + x mol.L-1 + x mol.L-1
Equilíbrio (0,15 – x) mol.L-1 x mol.L-1 x mol.L-1
Keq = [NH4+] [OH-] / [NH3] = x2 / (0,15 – x) = 1,81.10-5
Por causa do pequeno valor de Keq podemos considerar que 0,15 >> x, então:
Keq = [NH4+] [OH-] / [NH3] = x2 / (0,15) = 1,81.10-5;
x = (0,15 x 1,81.10-5) = 2,71.10-6 = 1,65.10-3 mol.L-1 = [NH4+] = [OH-]
Considerando o valor encontrado para x tem-se que ele representa 1,1% de 0,15!A aproximação feita não representou erro significativo no resultado!
pOH = 2,78pH = 11,22
![Page 30: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/30.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim30
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS
Constante de dissociação de Ácido/base conjugados
A amônia dissolvida em água atua como uma base fraca
O valor de K do equilíbrio obtido pela soma de dois outros equilíbrios é a multiplicação dos valores de K destes equilíbrios. Assim,
E o íon amônio (NH4+) é o ácido fraco conjugado, então
K = = Kw
Equilíbrio Ácido / Base
![Page 31: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/31.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim31
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS
Constante de dissociação de Ácido/base conjugados
Para a amônia em água (NH4OH) Kb = 1,75.10-5.
Determine o pH de uma solução 0,075 mol.L-1 dessa base.NH3(aq) + H2O(L) NH4+
(aq) + OH-(aq)
Equilíbrio Ácido / Base
Então, considera-se que [OH-] << 0,075 mol.L-1. Assim, ([OH-])2 = 0,075 x 1,75.10-5 = 1,31.10-6; [OH-] = 1,15.10-3 mol.L-1
(Não fazendo essa consideração o erro será menor que 2%)Então, pOH = 2,94 e pH = 14,00 – 2,94 = 11,06
Início 0,075 mol.L-1 0 mol.L-1 0 mol.L-1
Variação - X + X + X
Equilíbrio (0,075 – X) mol.L-1 X mol.L-1 X mol.L-1
Sendo X = [NH4+] ≈ [OH-]; Kb = 1,75.10-5 = [OH-]2 / (0,075 – [OH-])
![Page 32: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/32.jpg)
22/03/2017Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim32
EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS
Constante de dissociação de Ácido/base conjugados
Para o ácido cianídrico em água (HCN) Ka = 4,9.10-10.
Determine o pH de uma solução 0,20 mol.L-1 dessa base.HCN(aq) + H2O(L) H+
(aq) + CN-(aq)
Equilíbrio Ácido / Base
Então, considera-se que [H+] << 0,20 mol.L-1. Assim, ([H+])2 = 0,20 x 4,9.10-10 = 9,8.10-11; [H+] = 9,9.10-6 mol.L-1
(0,20 >> 9,9.10-6!!! O erro é muito pequeno! ~ 0,005 %)Então, pH = 5,0 e pOH = 14,0 – 5,0 = 9,0
Início 0,20 mol.L-1 0 mol.L-1 0 mol.L-1
Variação - X + X + X
Equilíbrio (0,20 – X) mol.L-1 X mol.L-1 X mol.L-1
Sendo X = [H+] ≈ [CN-]; Ka = 4,9.10-10 = [H+]2 / (0,20 – [H+])
![Page 33: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/33.jpg)
Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim
SOLUÇÃO TAMPÃODefinição: Solução Tampão é uma solução formada por um ácido fraco e sua base conjugada (tampão ácido) ou por uma base fraca e seu ácido conjugado (tampão básico)Exemplo: 1) tampão ácido = ácido acético e acetato de sódio 2) Tampão básico = hidróxido de amônio e cloreto de amônio
Característica: Soluções tampão resistem à grandes variações de pH.
![Page 34: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/34.jpg)
Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim
SOLUÇÃO TAMPÃOCálculo de pH de Solução Tampão. Exemplo: Tampão ÁcidoQual o pH de uma solução de ácido fórmico 0,100 mol.L-1 e
formiato de sódio 0,100 mol.L-1? Ka (Ác. Fórmico) = 1,80.10-4
Então, Ka = ([H+] x 0,100) / 0,100; [H+] = 1,80.10-4 mol.L-1 (pH = 3,74)
pH = pKa + log(CA- / CHA)
Equação de Henderson-Hasselbalch
Generalizando: Ka = [H+] CA- / CHA. E aplicando “log”:
logKa = log[H+] + log(CA- / CHA) ou -logKa = -log[H+] - log(CA- / CHA)
base
ácido
Início 0,100 mol.L-1 0 mol.L-1 0,100 mol.L-1
Variação - X + X + X
Equilíbrio (0,100 – X) mol.L-1 X mol.L-1 (0,100 + X) mol.L-1
HA H+ + A-
0 0
![Page 35: QUI109 – QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas)professor.ufop.br/sites/default/files/mcoutrim/files/10a_aula_qui... · EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS ... EQUILÍBRIO EM SOLUÇÕES](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022022108/5c0054f209d3f28a0c8c040d/html5/thumbnails/35.jpg)
Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim
SOLUÇÃO TAMPÃOCálculo de pH de Solução Tampão. Exemplo: Tampão Básico
Qual o pH de uma solução 0,200 mol.L-1 em NH3 e 0,300 mol.L-1 em NH4Cl. Dado Ka para NH4
+ = 5,70.10-10, então, Kb(NH3) = 1,75.10-5 (Kb >> Ka)
Então, Kb = ([OH-] x 0,300) / 0,200; [OH-] = 1,17.10-5 mol.L-1 (pOH = 4,93)
Generalizando: Kb = [OH-] CB+ / CBOH. E aplicando “log”:
logKb = log[OH-] + log(CB+ / CBOH) ou -logKb = -log[OH-] - log(CB+ / CBOH)
base
ácido
Início 0,200 mol.L-1 0,300 mol.L-1 0 mol.L-1
Variação - X + X + X
Equilíbrio (0,200 – X) mol.L-1 (0,300 + X) mol.L-1 X mol.L-1
NH3(aq) + H2O(L) NH4+
(aq) + OH-(aq)
0 0
pOH = pKb + log(CB+ / CBOH)Equação de Henderson-Hasselbalch