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E Q U I L B R I O Q U M I C O

PROF. AGAMENON ROBERTO < 2011 >

Prof. Agamenon Roberto EQUILBRIO QUMICO www.agamenonquimica.com

2

EQUILBRIO QUMICO REAES OU PROCESSOS REVERSVEIS

So reaes ou processos que reagentes e produtos so consumidos e produzidos ao mesmo tempo. Os reagentes e produtos destas reaes so separados por uma dupla seta.

242 2N NO O>< a b c dA B C D

1

2+ +

No equilbrio teremos v1 = v2, como:

a b

c d

A B

C D

1 1

2 2

v

v

k

k

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

=

=

e

Portanto:

a

a

b

b

c

c

d

d

A

A

B

B

C

C

D

D

1

1

2

2

k

k

k

k

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]=

=

Onde:

c1

2

k K

k=

Ento teremos:

a b c

c d

A B

C D K

[ ][ ]

[ ][ ]

=

Observe que KC corresponde a uma expresso em que no numerador aparecem as concentraes dos produtos e no denominador as dos reagentes. Observaes:

O valor de KC depende da reao considerada e da temperatura, e independe das concentraes iniciais dos reagentes.

A constante de equilbrio tratada como um nmero puro, isto , sem unidades.

Lquidos e slidos puros, que no fazem parte de soluo, no constam da expresso da constante de equilbrio.


3

Exemplo:

23 >< a b c dA B C D

1

2+ +

Podemos relacionar KC com KP pela expresso:

c X K K (RT)= p n

onde:

= n ( c + d ) - ( a + b )

Exerccios: 01) Sobre equilbrio qumico:

0 0 Uma reao reversvel quando se processa simultaneamente nos dois sentidos.

1 1 Uma reao reversvel atinge o equilbrio quando as velocidades das reaes direta e inversa se igualam.

2 2 O equilbrio das reaes dinmico. 3 3 Ao atingir o estado de equilbrio, a

concentrao de cada substncia do sistema permanece constante.

4 4 Todas as reaes reversveis caminham espontaneamente para o estado de equilbrio.

02) A constante de um sistema em equilbrio :

[Z]2 [T]3 K = [X] [Y]4

A equao que representa a reao desse sistema :

a) 2 Z + 3 D 4 XY. b) 4 XY 2 Z + 3 T . c) X + 4 Y 2 Z + 3 T . d) 2 Z + 3 T X + 4 Y . e) X + Y Z + T . 1

03)Na equao a A + b B 2 c C + d D, aps atingir o equilbrio qumico, podemos concluir a respeito da constante de equilbrio que: a) Quanto maior for o valor de Kc, menor

ser o rendimento da reao direta. b) Kc independe da temperatura. c) Se as velocidades das reaes direta e

inversa forem iguais, ento K2 = 0. d) Kc depende das molaridades iniciais dos

reagentes. e) Quanto maior for o valor de Kc, maior ser

a concentrao dos produtos.

04)(UPE-98) O grfico abaixo mostra as variaes das concentraes dos reagentes e produtos de uma reao em funo do tempo.

1,50

1,00

0,50

50 t(min)

mol/L

A

B

C

D

Qual das equaes abaixo balanceada est de acordo com o grfico acima?

a) A + B 3C + D b) 3A + B 3C + 2D; c) 3A + B 2C + D; d) 4A + 2B 2C + 2D; e) A + 2B 2C + D.

05)(Covest-98, 2 f) Medidas de concentrao para o sistema H2(g) + I2(g) 2 HI(g) em equilbrio, a uma certa temperatura forneceram os seguintes resultados:

[H2] = 0,10 mol/L; [I2] = 0,20 mol/L; [HI] = 1,0 mol/L.

Determine a constante de equilbrio da reao nestas condies.


4

06)Temos representado no grfico abaixo as concentraes dos reagentes e dos produtos de uma mesma reao do tipo:

A + B C + D

Ocorrendo no sentido direita a partir do zero. Tem-se sempre [A] = [B] e [C] = [D], estando estes valores representados no grfico. A constante de equilbrio da reao ser igual a:

a) 16. b) 1/4. c) 4. d) 5. e) 1/16.

07) (UNIP-SP) A constante de equilbrio Kp para a reao N2O4(g) 2 NO2(g) igual 0,14. Numa mistura em equilbrio, a presso parcial do NO2 igual a 0,7 atm. A presso parcial do N2O4 :

a) 0,5 atm. b) 0,7 atm. c) 1,5 atm. d) 2,5 atm. e) 3,5 atm.

08) Foram colocados em um recipiente fechado, de capacidade 2,0 litros, 6,5 mols de CO e 5 mols de NO2. temperatura de 200C o equilbrio foi atingido e verificou-se que haviam sido formados 3,5 mols de CO2. Podemos dizer que o valor de Kc para o equilbrio dessa reao :

CO + NO2 CO2 + NO

a) 4,23. b) 3,84. c) 2,72. d) 1,96. e) 3,72.

09) O valor do Kc para a reao em equilbrio qumico:

2 CO (g) + O2 (g) 2 CO2 (g)

Utilizando os dados da tabela abaixo, em mols/L:

[CO] [O2] [CO2] Incio 0,8 0,6 0,0 Equilbrio x Y 0,2

a) 2,22. b) 0,22. c) 3,22. d) 0,32. e) 0,44.

10) Em um recipiente de 400 mL so introduzidos 2 mols de PCl5 gasoso a uma determinada temperatura. Esse gs se decompe segundo a reao abaixo, e, o equilbrio foi alcanado, quando 20% do pentacloreto de fsforo reagiram (% em mols). A constante de equilbrio, Kc, nessas condies, vale:

PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g)

a) 4,0. b) 1,0. c) 0,5. d) 0,25. e) 0,025.

11)Um mtodo proposto para coletar energia solar consiste na utilizao desta energia para aquecer, a 800C, trixido de enxofre, ocasionando a reao:

2 SO3(g) 2 SO2(g) + O2(g)

Os compostos SO2(g) e O2(g), assim produzidos, so introduzidos em um trocador de calor de volume correspondente a 1,0 L e se recombinam, produzindo SO3 e liberando calor. Se 5,0 mols de SO3 sofrem 60% de dissociao nesta temperatura, marque o valor correto de Kc.

a) 1,1. b) 1,5. c) 3,4. d) 6,7. e) 9,0.

DESLOCAMENTO DO EQULBRIO Consideremos um sistema em equilbrio qumico, com as substncias A, B, C e D.

1

2

v

v>


5

Equilbrio inicial.

1

2

v

v>

< Cr O47Cr O

22

-

++ H H2O 22- 2 +

Podemos perceber que uma soluo de um cromato amarela, e a soluo de um dicromato alaranjada.

K Cr O2 47 KCr O2 2

Porm, o acrscimo de uma base a ambas as solues as tornam amareladas, sugerindo a presena em maior quantidade dos ons cromatos, isto , a adio da base desloca o equilbrio para a direita.

K Cr O2 47 KCr O2 2


6

Se houver a adio de ons H+ ao cromato em meio bsico, a cor mudar para laranja, deslocando o equilbrio para a esquerda.

K Cr O2 47 KCr O2 2

Podemos generalizar afirmando que: O aumento da concentrao de uma

substncia desloca o equilbrio qumico no sentido oposto ao da substncia acrescentada.

A diminuio da concentrao de uma substncia desloca o equilbrio qumico no mesmo sentido da substncia retirada.

PRESSO Alteraes de presso influenciam em equilbrios que possuem espcies qumicas no estado gasoso. Considere a reao qumica em equilbrio abaixo.

23 >


7

04) muito comum as donas-de-casa, aps a limpeza do peixe, usarem limo para remover o cheiro deixado em suas mos. A maioria delas no tem uma explicao cientfica para o fato. Entretanto, sabe-se que o cheiro causado pelo composto metilamina, de frmula CH3 NH2, cuja equao de equilbrio representada a seguir:

CH3 - NH2(aq)+ H2O(l) CH3-NH3(aq)+ + OH(aq)

Segundo o princpio de Le Chatelier, o cheiro desaparece porque:

a) A adio do limo (H+) neutraliza ons OH deslocando o equilbrio para a direita, consumindo a metilamina.

b) A adio do limo (H+) neutraliza o on OH, deslocando o equilbrio para a direita, consumindo o CH3 NH3+.

c) A adio do limo (H+) neutraliza o on, deslocando o equilbrio para a esquerda, formando soluo aquosa.

d) A adio do limo (H+) neutraliza o on OH, deslocando o equilbrio para a esquerda, retirando a metilamina.

e) A adio do limo (H+) neutraliza o on OH, deslocando o equilbrio para a esquerda, diminuindo a concentrao de H2O.

05) O equilbrio N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) deslocado para os produtos com o aumento da presso e com a diminuio da temperatura. Pode-se concluir que a reao de formao do gs amonaco :

a) Exotrmica e ocorre com o aumento de volume.

b) Exotrmica e ocorre com a conservao do volume.

c) Exotrmica e ocorre com a diminuio do volume.

d) Endotrmica e ocorre com aumento de volume.

e) Endotrmica e ocorre com diminuio de volume.

06)Uma das seguintes mudanas aumentar a concentrao molar dos produtos em qualquer reao qumica em equilbrio:

a) diminuio da presso. b) aumento da temperatura. c) aumento da concentrao molar dos

reagentes. d) diminuio da temperatura. e) adio de catalisador.

07)(UFPE) Os refrigerantes so conhecidos como bebidas carbonatadas, em que ocorre o equilbrio:

H2CO3(aq) H2O + CO2(g)

Com garrafa fechada, o equilbrio de reao mantido pela presso de CO2 gasoso no interior da garrafa. Aps a abertura da garrafa, ocorre perda de CO2 (deslocamento de equilbrio), alterando o sabor do refrigerante. Qual a maneira mais eficiente de deslocar o equilbrio da reao em sentido contrrio, reduzindo o desprendimento do gs?

a) Utilizar uma tampa que injeta ar no interior da garrafa.

b) Deformar o recipiente para reduzir o volume ocupado pelo gs.

c) Substituir a tampa da garrafa por colher e mant-la na geladeira.

d) Guardar a garrafa deitada. e) Introduzir pequenos cristais de gelo no

interior da garrafa.

08)Nitrognio e hidrognio reagem para formar amnia segundo a equao:

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) + 22 kcal

Se a mistura dos trs gases estiver em equilbrio e provocarmos:

I. Compresso da mistura. II. Aumento de temperatura. III. Introduo de hidrognio adicional.

O efeito sobre a quantidade de amnia, em cada situao, ser:

Em I Em II Em III A aumenta aumenta aumenta B diminui aumenta diminui C aumenta aumenta diminui D diminui diminui aumenta E aumenta diminui aumenta

EQUILBRIO INICO o caso especial de equilbrio qumico em que aparecem ons. Exemplo:

>< Cr O47Cr O

22

-

++ H H2O 22- 2 +

Dos equilbrios inicos em soluo aquosa, um dos mais importantes o que ocorre na ionizao dos cidos e na dissociao das bases.

HCN H +

+

+

+

( ) ( ) ( )

( )( ) ( )NH NHOH OH

aq aq aq

aq aq aq

-

-

CN

4 4


8

Nos equilbrios inicos, tambm so definidos

um grau de ionizao () e uma constante de equilbrio (Ki).

= n

i n

Onde: ni o nmero de mols dissociados. n o nmero de mols inicial. Para a reao:

HCN H + +( ) ( ) ( ) aq aq aq-CN

A constante de equilbrio ser:

HCNH+ -CN

i K[ ] [ ]

[ ]=

Para os cidos a constante de ionizao recebe o nome especial de constante de acidez (Ka) e para as bases a constante de ionizao denomina-se constante de basicidade (Kb).

Exerccios: 01)Uma certa base fraca apresenta grau de

dissociao de 4%. Se 1,0 L de soluo contiver 1,5 mol dessa base, a quantidade que sofre dissociao inica ser igual a:

a) 0,06 mol. b) 0,006 mol. c) 0,6 mol. d) 1,44 mol. e) 0,144 mol.

02)Sobre equilbrios de ionizao de cidos, afirmou-se:

I. O grau de ionizao corresponde porcentagem de molculas que permanecem intactas, ou seja, no sofrem ionizao.

II. Quanto maior o grau de ionizao, mais forte tende a ser o cido.

III. HNO3 em gua apresenta grau de ionizao praticamente igual a 100 %.

Est(o) correta(s) somente a(s) afirmativa(s):

a) I. b) II. c) I e III. d) II e III. e) III.

03) (FUVEST-SP) A reao H3C COOH H+ + H3C COO

tem Ka = 1,8x10 5. Dada amostra de vinagre foi diluda com gua at se obter uma soluo de [H+] = 1,0x10 3 mol/L. Nesta soluo as concentraes em mol/L de CH3COO e de CH3COOH so, respectivamente, da ordem de: a) 3x10 1 e 5x10 10. b) 3x10 1 e 5x10 2. c) 1x10 3 e 2x10 5. d) 1x10 3 e 5x10 12. e) 1x10 3 e 5x10 2.

04) X, Y e Z representam genericamente trs cidos que, quando dissolvidos em um mesmo volume de gua, temperatura constante, comportam-se de acordo com a tabela:

N de mols dissolvidos

N de mols ionizados

X 20 2 Y 10 7 Z 5 1

Analise as afirmaes, considerando os trs cidos:

I. X representa o mais forte. II. Z representa o mais fraco. III. Y apresenta o maior grau de ionizao.

Est(ao) correta(s):

a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e II. e) I, II e III.

LEI DA DILUIO DE OSTWALD uma lei que relaciona o grau de ionizao com o volume (diluio) da soluo. Podemos demonstrar que:

2 nKV 1( ) i

ou

i2

K1( )

Onde a concentrao molar da soluo.


9

Para eletrlitos fracos (< 5%) podemos considerar 1 = 1, ento:

i2=K

Exerccios: 01) Uma soluo 0,01 molar de um monocido

est 4,0% ionizada. A constante de ionizao desse cido :

a) 1,6 x 10 3. b) 1,6 x 10 5. c) 3,32 x 10 5. d) 4,0 x 10 5. e) 3,0 x 10 6.

02) A constante de ionizao de um cido HX que est a 0,001% dissociado vale 1011. A molaridade desse cido, nessas condies, :

a) 10 11. b) 0,001. c) 10 5. d) 0,10. e) 1,00.

03) O grau de dissociao inica do hidrxido de amnio em soluo 2 mol/L 0,283% a 20C. A constante de ionizao da base, nesta temperatura, igual a:

a) 1,6 x 10 5. b) 1,0 x 10 3. c) 4,0 x 10 3. d) 4,0 x 10 2. e) 1,6 x 10 1.

EQUILBRIO INICO DA GUA pH e pOH Medidas experimentais de condutibilidade de corrente eltrica mostram que a gua, pura ou quando usada como solvente, se ioniza fracamente, formando o equilbrio inico:

H3+O O+H2

-

( aq ) ( aq )( ) OH2 ( ) OH +

H+ O -( aq ) ( aq )OH2 ( ) H +

Resumidamente:

A constante de equilbrio ser:

H+

OO

H2

-

=K[

[[

]] ]H

i

Como a concentrao da gua praticamente constante, teremos:

H+O OH2-

=K [[ [] ] ]H i x x

O produto das duas constantes (Ki e [H2O]) uma nova constante (KW), denominada de produto inico da gua.

K w = H+ O

-[[ ] ]H x

Na temperatura de 25C , o produto inico da gua igual a 10 14. Ento:

-

=H+ O -[[ ] ]H 1014

x

Exerccio:

01) Um alvejante de roupas, do tipo gua de lavadeira, apresenta [OH] aproximadamente igual 1,0 x 10 4 mol / L. Nessas condies, a concentrao de H + ser da ordem de:

a) 10 2. b) 10 3. c) 10 10. d) 10 14. e) zero.

Em gua pura a concentrao hidrogeninica [H+] igual concentrao hidroxilinica [OH ], isto , a 25C, observa-se que:

-

== H+ O -[[ ] ]H 10 7

Nestas condies dizemos que a soluo neutra.

As solues em que [H+] > [OH ] tero caractersticas cidas e:

-

H

+

O -[

[ ]

]H

107

>

7 Em solues bsicas pH > 7 e pOH < 7

Podemos demonstrar que em uma mesma soluo pH + pOH = 14.

Exerccios: 01) A concentrao dos ons H+ de uma soluo

igual a 0,0001. O pH desta soluo :

a) 1. b) 2. c) 4. d) 10. e) 14.

02) Sabendo que a clara do ovo tem [OH ] igual a 1,0x10 6 mol/L, o valor do seu pH :

a) 8. b) 6. c) 4. d) 2. e) 1.

03) (UFPE) Relacione os itens seguintes com os conceitos: cido, bsico e neutro.

1) Uma coca-cola tem pH igual a 3. 2) Um tablete anticido dissolvido num copo

dgua tem [OH ] = 10 5 mol/L. 3) Uma xcara de caf tem [H+] = 10 5 mol/L. 4) Uma soluo em que [H+] = [OH .

a) (1) bsico, (2) bsico, (3) cido, (4) neutro. b) (1) cido, (2) bsico, (3) neutro, (4) neutro. c) (1) neutro, (2) cido, (3) bsico, (4) cido. d) (1) cido, (2) neutro, (3) bsico, (4) bsico. e) (1) cido, (2) bsico, (3) cido, (4) neutro.

04) A concentrao hidrogeninica de uma soluo igual a 3,45 x 10 11 ons g/L. O pH desta soluo vale: Dado: mantissa de 3,45 = 54

a) 11. b) 3. c) 3,54. d) 5,4. e) 10,46.

05) (UES-RJ) Considere os sistemas numerados (25C):

1 Vinagre pH = 3,0 2 Leite pH = 6,8 3 Clara de ovos pH = 8,0 4 Sal de frutas pH = 8,5 5 Saliva pH = 6,0

A respeito desses sistemas, NO podemos afirmar:

a) So de carter bsico os sistemas 3 e 4. b) O de maior acidez o nmero 1. c) O de nmero 5 mais cido que o de

nmero 2. d) O de nmero 1 duas vezes mais cido

que o de nmero 5. e) O de menor acidez o sal de frutas.

06) (UFPE) O pH mdio de uma limonada est em torno de 3. Quantos mols de H3O+ so ingeridos quando se bebe um copo (250 mL) de limonada?

a) 1,2 x 10 3. b) 5,0 x 10 3. c) 1,0 x 10 4. d) 2,5 x 10 4. e) 1,2 x 10 5.


11

07) A acidez do suco de laranja devida ao cido ctrico nele presente e cuja estrutura assim representada:

H | H C COOH | HO C COOH | H C COOH | H

Medidas experimentais indicam que o pH do suco de laranja 4. Sendo assim, correto afirmar que, no suco de laranja, a concentrao do ons H+, em mol/L, :

a) 1,0 x 10 4. b) 3,0 x 10 4. c) 1,0 x 10 4. d) 4,0 x 10 1. e) 1,2 x 10 3.

08) Um suco de tomate tem pH = 4. Isto significa que:

a) o suco apresenta propriedades alcalinas. b) a concentrao dos ons H3O+ presentes

no suco 10 4 mol/L. c) a concentrao dos ons H3O+ presentes

no suco 10 4 mol/L. d) a concentrao dos ons OH presentes

no suco 10 4 mol/L. e) a concentrao dos ons OH presentes

no suco 10 4 mol/L.

09) A colorao de certas flores depende da acidez do solo, podendo ser azuis em solo cido e rosadas em solo bsico. Assim, se adicionarmos calcrio (CaCO3) ao solo onde as flores forem plantadas, de modo que uma anlise do mesmo revele uma concentrao hidrogeninica de 10 8 mol/L, as flores nascero:

a) azuis, j que o pH do solo ser 1,8. b) rosadas, j que o pH do solo ser 10,8. c) brancas, j que o pH do solo ser neutro. d) azuis, j que o pH ser 4. e) rosadas, j que o pH do solo ser 8.

10) Ao tomar dois copos de gua, uma pessoa diluiu seu suco gstrico (soluo contendo cido clordrico), de pH = 1 de 50 mL para 500 mL. Qual ser o pH da soluo resultante aps a ingesto da gua?

a) 0. b) 2. c) 4. d) 6. e) 8.

11) Calcule o pH de uma soluo onde a concentrao dos ons [H +] = 2,0x104 mol/L? Dado: log 2 = 0,30

a) 2,4. b) 3,0. c) 3,7. d) 4,0. e) 4,3.

12) (UPE-2004-Q1) Na tabela, h alguns sistemas aquosos com os respectivos valores aproximados de pH, a 25C.

Material pH Vinagre 3,0 Saliva 8,0

Limpa-forno 13,0 gua do mar 9,0 Suco gstrico 1,0

Considerando os sistemas aquosos da tabela, correto afirmar que:

a) o vinagre trs vezes mais cido que o suco gstrico.

b) no vinagre, a concentrao de ons H3O+ cem mil vezes maior que a da saliva.

c) a gua do mar menos alcalina que a saliva e mais cida que o vinagre.

d) o sistema aquoso limpa-forno o que contm o menor nmero de mols de oxidrila por litro.

e) o suco gstrico constitui um sistema aquoso fracamente cido.

HIDRLISE SALINA

o processo em que a gua reage com um sal. Este processo reversvel, devendo ser analisado seguindo os princpios do equilbrio qumico. Os casos fundamentais so: Hidrlise de um sal de cido forte e

base fraca. Hidrlise de um sal de cido fraco e

base forte. Hidrlise de um sal de cido e base

ambos fracos. Hidrlise de um sal de cido e base

ambos fortes.


12

HIDRLISE DE UM SAL DE CIDO FORTE E BASE FRACA

NH NO4 3(S) soluo cida pH < 7

O que ocorreu na preparao da soluo?

NH NHNO NO4 43 3( )( ) ( )( )HOH H l+ + aq aq aqOH

O HNO3, um cido forte, e se encontra totalmente ionizado.

NONO 33 ( )( ) ( )H H ++

aq aq aq-

O NH4OH, por ser uma base fraca, encontra-se praticamente no dissociada.

NH NH4 4( ) ( ) aq aqOH OH

Assim, teremos:

NHNH NONO 44 2 33 HH ++ + +++ OH -- O

isto ,

NHNH 44 2 HH+ +++ OHO

A presena do on H+ justifica a acidez da soluo (pH < 7). Observe tambm que apenas o ction (on proveniente da base fraca) foi hidrolisado.

HIDRLISE DE UM SAL DE CIDO FRACO E BASE FORTE

(S) soluo bsica pH > 7

KCN


( )( ) ( )( )HOH l+ + aq aq aqKCN HCNKOH

O KOH uma base forte e se encontra totalmente dissociada.

( ) ( )( ) ++ aq aq aqKOH K OH-

O HCN um cido fraco e encontra-se praticamente no ionizado.

( ) ( ) aq aqHCN HCN

Assim, teremos:

2H +++ ++ +O HCNK K OH- -CN

Isto :

2H ++ O HCNOH- -CN

A presena da oxidrila justifica o carter bsico da soluo (pH > 7). Observe que apenas o nion foi hidrolisado.

HIDRLISE DE UM SAL DE CIDO FRACO E BASE FRACA

NH4 (S) soluo final

CN


13


NH4( ) ( )( ) ( )HOH l ++ aq aq aqOH HCNNH4CN

A base NH4OH e o cido HCN so ambos eletrlitos fracos e encontram-se praticamente no ionizados ou dissociados. A soluo final pode ser ligeiramente

cida ou ligeiramente bsica; isto depende da constante (Ka e Kb) de ambos.

Assim, a reao pode ser representada por:

NH42H ++ OHO HCNNH4CN

Neste caso: Ka = 4,9 x 10 10 e Kb = 1,8 x 10 5, isto , Kb maior que Ka; ento a soluo ser ligeiramente bsica.

HIDRLISE DE UM SAL DE CIDO FORTE E BASE FORTE

(S) soluo final neutra pH = 7

NaC l


(S) ( ) ( ) ( )HOH l ++ aq aqNaC l NaOH HCl

O NaOH uma base forte e encontra-se totalmente dissociada.

( )( )( ) ++

aq aq aq OHNaOH Na -

O HCl um cido forte e encontra-se totalmente ionizado.

( ) ( ) ( )H ++ aq aq aq-HCl Cl

Assim, a reao pode ser representada por:

2 HH +++ +++ + + OHO- -Cl ClNa Na -

isto :

2 HH ++ OHO -

Verifique que no ocorreu a hidrlise e as concentraes dos ons H+ e OH so iguais entre si e iguais s da gua, portanto, a soluo neutra (pH = 7).

Exerccios: 01) Soluo aquosa cida obtida quando se

dissolve em gua o sal:

a) NaHCO3. b) Na2SO4. c) K2CO3. d) LiCl. e) NH4Cl.

02) O pH resultante da soluo do nitrato de ltio (LiNO3) em gua ser:

a) igual a 3,0. b) igual a 12,0. c) maior que 7,0. d) igual ao pH da gua. e) menor que 7,0.

03) (UFPE) O azul de bromotimol um indicador cido-base, com faixa de viragem [6,0 7,6], que apresenta cor amarela em meio cido e cor azul em meio bsico. Considere os seguintes sistemas:

I. gua pura. II. CH3COOH 1,0 mol/L. III. NH4Cl 1,0 mol/L.

Indique, na tabela que segue, a coluna contendo as cores desses sistemas depois da adio de azul de bromotimol, respectivamente:

a) verde, amarela, azul. b) verde, azul, verde. c) verde, amarelo, verde. d) verde, amarela, amarelo. e) azul, amarelo, azul.

04) Um sal formado por base forte e cido fraco hidrolisa ao se dissolver em gua, produzindo uma soluo bsica. Esta uma caracterstica do:

a) Na2S. b) NaCl. c) (NH4)2SO4. d) KNO3. e) NH4Br.


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CONSTANTE DE HIDRLISE (Kh)

a expresso que exprime o equilbrio das reaes de hidrlise. Considerando que a gua permanece constante nesses processos, teremos:

Para a reao

NHNH 44 2 HH+ +++ OHO

A expresso da constante de hidrlise :

NHNH

4

4

+

+

OHK

h =H[ ] [ ]

[ ]

Podemos relacionar a constante de hidrlise (Kh), com a constante de ionizao da gua e as constantes de ionizao e dissociao dos cidos e das bases pelas expresses: Para a hidrlise do ction, isto , para sais formados por cido forte e base fraca, usamos a relao:

KK

K h =

w

b

Para a hidrlise do nion, isto , para sais formados por cido fraco e base forte, usamos a relao:

KK

K h =

w

a

Ocorrendo a hidrlise do ction e do nion, para sais formados por cido fraco e base fraca, a relao ser:

KK

K K h =

w

b a x

Exerccios: 1)(UFPI) Uma soluo aquosa de cloreto de amnio 0,2 mol/L apresenta um grau de hidrlise igual a 0,5%.

Determine o pOH, pH, [H+], [OH ] e Kh para essa soluo e o Kb para o NH4OH.

Dado: Kw = 10 14, a 25C. Resoluo: O NH4Cl proveniente do HCl (cido forte) e do NH4OH (base fraca), ento ocorre a hidrlise do ction NH4+, ento: = 0,5% = 0,005 n gasto = 0,2 x 0,005 =0,001

HN 4 + HN 4OH H++ H2

+

NH4+ H2O NH4OH H+ incio 0,2 constante Zero zero

proporo

gasta 0,2 x 0,005

forma 0,001

forma 0,001

equilbrio

= 0,2 mol/L

constante

0,001 mol/L

0,001 mol/L

Assim: [H+] = 10 3 mol/L, pH = 3, pOH = 11 e [OH ] = 10 11 mol/L

HN 4

HN 4OHH+

+

K h =

[[

[] ]]

= =10 3 5 x 10

0,2610

3X

K h = = =

105 x 10

14

6

K

K

w

bK

bK

w

K h

= 2 10 x9

Prof. Agamenon Roberto EQUILBRIO QUMICO www.auladequimica.cjb.net

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PRODUTO DE SOLUBILIDADE

Vamos considerar um sistema contendo uma soluo saturada com corpo de fundo de sulfeto ferroso (FeS). Por mais seja agitada esta soluo, em temperatura constante, a massa do corpo de fundo no se altera, pois o sistema se atingiu o equilbrio entre o corpo de fundo e os ons presentes na soluo. Teremos dois processos ocorrendo:

FeS Fe S(S) ( ) ( ) aq aq+2+ 2-

v d a velocidade de dissoluo. v p a velocidade de precipitao.

No equilbrio a velocidade de dissoluo (vd) igual velocidade de precipitao (vp). Como se trata de um equilbrio poderemos calcular a constante de equilbrio (Kc).

FeS

FeS

Fe

Fe

S

S

2+

2+

2-

2-

[ ]

[ ][ ]

[ ]

[ ]

[ ]

K

K

c

c

=

=

A concentrao [FeS] constante, ento o produto Kc x [FeS] tambm constante e chama-se produto de solubilidade (PS, Kps ou Ks). Ento teremos que:

Fe S2+ 2-[ ] [ ]K = ps

Conhecendo-se a solubilidade do sal, podemos determinar o Kps.

Exemplo: 01) (Fuvest-SP) Em determinada temperatura, a

solubilidade do sulfato de prata (Ag2SO4) em gua de 2,0 x 10 2 mol/L. qual o valor do produto de solubilidade (Kps) desse sal, mesma temperatura?

+2+Ag SO4 22 Ag SO4

2x10 2 mol/L 4x10 2 mol/L 2x10 2 mol/L

Portanto, o Kps ser: 2+K [ [] ]

ps2Ag SO4

Kps = (4x10 2)2 x (2x10 2) Kps = 3,2 x 10 5 Exerccios: 01) Quando se estabelece o equilbrio qumico:

Cu2+(aq) + 2 OH (aq) Cu(OH)2(s)

O valor numrico da expresso K = [Cu2+].[ OH ] 2 corresponde ao:

a) pH da soluo. b) pOH da soluo. c) produto de solubilidade da base. d) grau de ionizao da base. e) produto inico da gua.

02) Uma expresso tipo: Kps = [ction].[nion]. correta para indicar o produto de solubilidade do sulfato de:

a) alumnio. b) sdio. c) brio. d) potssio. e) amnio.

03) A determinada temperatura, a solubilidade do sulfato de prata em gua 2,0 x 10 2mol/L. O produto de solubilidade (Kps) desse sal mesma temperatura :

a) 4,0 x 10 4. b) 8,0 x 10 4. c) 6,4 x 10 5. d) 3,2 x 10 5. e) 8,0 x 10 6.

04) A 25C, numa soluo saturada de SrCrO 4, a concentrao de ons Sr2+, em mol/L, vale: Dado: Kps = 3,5 x 10 5, a 25C.

a) 6 x 10 3. b) 3 x 10 3. c) 2 x 10 4. d) 6 x 10 5. e) 3 x 10 6.


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05) A determinada temperatura, a solubilidade do composto XY em gua 2,0 x 10 2mol/L. O produto de solubilidade (Kps) desse sal mesma temperatura :

a) 4,0 x 10 4. b) 8,0 x 10 4. c) 6,4 x 10 5. d) 3,2 x 10 5. e) 8,0 x 10 6.

SOLUO TAMPO a soluo que praticamente no sofre variao de pH, quando adicionamos uma pequena quantidade de cido ou base, mesmo que sejam fortes. Nos laboratrios, as solues-tampo so, em geral: Soluo de um cido fraco e um sal

correspondente a esse cido. Soluo de uma base fraca e um sal

correspondente a essa base. Exemplos: Soluo de cido actico (0,1 mol/L) e acetato de sdio (0,1 mol/l), um tampo cido.. Soluo de hidrxido de amnio (0,1 mol/L) e cloreto de amnio (0,1 mol/L), um tampo bsico. Por que as solues-tampo resistem s variaes de pH? Observe a soluo-tampo de cido actico (CH3COOH), que um cido fraco, e um seu sal, o acetato de sdio (CH3COONa). O cido fraco e pouco se ioniza, predominando as molculas do CH3COOH inteiras. CH3COOH H+ + CH3COO

O sal, por sua vez, est totalmente dissociado, e na soluo predominam os ons. CH3COONa Na+ + CH3COO

Juntando-se um cido qualquer a essa soluo, seus H+ sero imediatamente consumidos pelo primeiro equilbrio: (CH3COOH H+ + CH3COO ), que se deslocar para a esquerda. Deste modo, a acidez no aumenta e o pH no varia.

Juntando-se uma base qualquer soluo-tampo, seus ons OH sero imediatamente consumidos pelo H + da ionizao do CH3COOH, resultando H+ + OH H2O. Deste modo a basicidade no aumenta e o pH no varia.

Para as solues-tampo de um cido fraco e seu sal podemos calcular o pH pela expresso:

pH = pK log a

sal cido+ - [ ]

[ ]

Para as solues-tampo de uma base fraca e seu sal podemos calcular o pH pela frmula:

= log

b sal base

pOH + [ ][ ]

pK

ou

pH = pK log b w

sal base - [ ][ ] pK -

Exerccios: 01)Calcule o pH de uma soluo-tampo

contendo 0,5 mol/L de HAc e 0,5 mol/L de NaAc. Dados: Ka = 1,8x10 5; log 1,8 = 0,26

pH = log

a sal

cido+ [ ][ ]

pK

pH = log 1,8 . 105

0,5( ) + log 0,5

pH = ( log log1,8 10+ 5) + 0 pH = 5 0,26 pH = 4,74

02) (UPE-96)Preparou-se um tampo misturando-se X mL de uma soluo de cido actico 0,40M com Y mL de uma soluo de acetato de sdio 0,8M. Os volumes em mL das solues que devem ser misturadas para se obter 500,0m de um tampo de pOH = 8,96, so respectivamente: Ka = 1,8 x 10-5; log 2 = 0,30; log 1,8 = 0,26.

a) 200,00 e 300,00 b) 400,00 e 100,00 c) 250,00 e 250,00 d) 300,00 e 200,00 e) 100,00 e 400,00


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03) (UPE-95)Adiciona-se 0,01 mol de NaOH(s) a um litro de um tampo HA/A , contendo 0,31 mol de HA e 0,59 mol de A . O pH da soluo resultante ser: Dados: Ka = 10 4 log 2 = 0,30

a) 3,70. b) 4,30. c) 4,28. d) 0,02. e) 2,00.

EXPERINCIAS

DESLOCAMENTO DE EQUILBRIO (INFLUNCIA DA CONCENTRAO)

A soluo de dicromato (Cr2O72) apresenta colorao alaranjada e, em meio bsico, estabelece o equilbrio: Cr2O72 + H2O 2 CrO42 + 2 H+ laranja amarelo

Como o on CrO42 apresenta colorao amarela, a cor da soluo ser determinada pelo on que estiver em maior concentrao na soluo. A ao de cidos e bases pode provocar um deslocamento nesse equilbrio, perceptvel pela variao de cor. Material: Tubos de ensaio. Conta-gotas. Soluo de dicromato de potssio

(K2Cr2O7). Soluo de soda custica (NaOH). Soluo de cido clordrico (HCl).

Procedimento: Inicialmente, prepare as solues conforme indicado a seguir: Dicromato de potssio: 3,0g de

K2Cr2O7 em gua suficiente para preparar 200 mL de soluo.

Soda custica: 1,0g de NaOH em gua suficiente para preparar 250 mL de soluo.

cido clordrico: 2 mL de cido clordrico PA ou cido muritico impuro dissolvidos em gua suficiente para 200 mL de soluo.

Experimento 1: A um tubo de ensaio contendo a soluo de K2Cr2O7, adicione lentamente algumas gotas de soluo de NaOH at observar mudana de colorao. Experimento 2: soluo obtida no experimento 1, adicione algumas gotas da soluo de HCl, at observar mudana de colorao.

DESLOCAMENTO DE EQUILBRIO (INFLUNCIA DA HIDRATAO)

Um aumento da concentrao de um dos reagentes provoca um deslocamento do equilbrio no sentido de formao dos produtos e vice-versa. No s a variao de concentrao provoca deslocamento de equilbrios. Neste experimento, vamos estudar outro fator. O sulfato de cobre apresenta colorao azul, devido presena de gua de cristalizao: CuSO4 . n H2O Porm, quando est totalmente anidro, ele apresenta colorao branca: CuSO4 = branco. Pelo fato de uma forma poder se transformar em outra, ou seja, por termos uma reao reversvel do tipo: Hidratado Anidro e Anidro Hidratado Podemos admitir a existncia de um equilbrio. Material:

Sulfato de cobre (CuSO4 . n H2O). Lamparina. Pregador de roupa.

Procedimento: Experimento 1: Coloque uma pequena

quantidade do sal hidratado em um tubo de ensaio e, com o auxlio do pregador, aquea-o na lamparina, at observar a mudana de cor.


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Experimento 2: A seguir, deixe o sistema em repouso durante um certo tempo, at observar outra mudana de colorao.

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