reações quimicas

R E A E S I N O R G N I C A S

PROF. AGAMENON ROBERTO

< 2009 >

Prof. Agamenon Roberto REAES QUMICAS www.agamenonquimica.com 2

REAES QUMICAS

INTRODUO

Os fenmenos podem ser classificados em qumicos (produzem novas substncias) e fsicos (no produzem novas espcies). Aos fenmenos qumicos damos o nome de REAES QUMICAS. xido de clcio mais gua produz hidrxido de clcio. Quando substitumos os nomes das substncias por suas frmulas e as palavras por smbolos, obteremos uma EQUAO QUMICA.

CaO 2H ( )+ O OCa H 2

As substncias que iniciam uma reao so os reagentes e constituem o primeiro membro da equao. As substncias obtidas numa reao qumica so os produtos e constituem o segundo membro da equao. No exemplo acima, CaO e H2O so os reagentes e, o Ca(OH)2 o produto. As equaes qumicas possuem frmulas e coeficientes para mostrar os aspecto qualitativo e quantitativo da reao.

H HO O2 2 22 + 21

frmulas

coeficientes

Numa reao qumica, o nmero total de tomos dos reagentes igual ao nmero total de tomos dos produtos.

+

01) A equao refere-se transformao de oznio em oxignio comum, representada pela equao:

2 O3 3 O2

Os nmeros 2 e 3 que aparecem no lado esquerdo da equao representam, respectivamente:

a) Coeficiente estequiomtrico e nmero de tomos da molcula.

b) Coeficiente estequiomtrico e nmero de molculas.

c) Nmero de molculas e coeficiente estequiomtrico.

d) Nmero de tomos da molcula e coeficiente estequiomtrico.

e) Nmero de tomos da molcula e nmero de molculas.

02) (UFPI) A reao de X com Y representada abaixo. Indique qual das equaes melhor representa a equao qumica balanceada.

= tomo de X; = tomo de Y

a) 2 X + Y2 2 XY b) 6 X + 8 Y 6 XY + 2 Y c) 3 X + Y2 3 XY + Y d) X + Y XY e) 3 X + 2 Y2 3 XY + Y2

03) (Covest-2000) Considere as reaes qumicas abaixo:

1) 2 K(s) + Cl2 (g) KCl (s) 2) 2 Mg(s) + O2 (g) 2 MgO (s) 3) PbSO4 (aq) + Na2S (aq) PbS (s) + NaSO4 (s) 4) CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l) 5) SO2 (g) + H2O (l) H2SO4 (aq)

Podemos afirmar que:

a) todas esto balanceadas b) 2, 3, e 4 esto balanceadas c) somente 2 e 4 esto balanceadas d) somente 1 no est balanceada e) nenhuma est corretamente balanceada,

porque os estados fsicos dos reagentes e produtos so diferentes.


CLASSIFICAO DAS REAES QUMICAS

Basicamente podemos classificar as reaes qumicas em:

a) Reao de sntese ou adio. b) Reao de anlise ou decomposio. c) Reao de deslocamento, simples

troca ou substituio. d) Reao de dupla troca, duplo

deslocamento ou dupla substituio.

REAO DE SNTESE OU ADIO

quando uma ou mais substncias reagentes produzem apenas uma nica.

CaO 2H ( )+ O OCa H 2H HO O2 2 22 + 2

Se todas os reagentes forem substncias simples a sntese total e, se tiver pelo menos uma substncia composta a sntese ser parcial.

CaO 2H ( )+ O OCa H 2H HO O2 2 22 + 2

sntese parcial sntese total

REAO DE ANLISE OU DECOMPOSIO

quando uma nica substncia reagente origina duas ou mais substncias como produto.

HH OO 2 22 2 +2

Ca O OCaC 3 + CO2

Se na reao de anlise forem produzidas apenas substncias simples ela ser total e, se pelo menos um dos produtos for uma substncia composta ela ser parcial. As reaes de anlise podem receber nomes particulares, de acordo com o agente causal da reao. Pirlise decomposio pelo calor.

Fotlise decomposio pela luz.

Eletrlise decomposio pela corrente.

Hidrlise decomposio pela gua.

REAES DE DESLOCAMENTO, SIMPLES TROCA OU SUBSTITUIO

So as reaes em que um elemento qumico substitui outro elemento de um composto, libertando-o, como substncia simples. Exemplos:

Zn H Cl+ 2 H2 Zn+ 2

Cl

Cl

Cl2 + +Na Br Br2 2 Na 2

REAES DE DUPLA TROCA, DUPLA SUBSTITUIO OU DUPLO DESLOCAMENTO

quando duas substncias compostas trocam entre si partes de suas estruturas. Exemplos:

H Cl + ClNa 2+ OHOHNa

Exerccios:

01)Observando as trs reaes qumicas abaixo podemos classific-las, respectivamente, como:

N2 + 3 H2 2 NH3

CaCO3 CaO + CO2

P2O5 + 3 H2O 2 H3PO4

a) sntese, anlise e hidrlise. b) sntese, anlise e sntese. c) anlise, pirlise e fotlise. d) fotlise, anlise e hidratao. e) anlise, pirlise e hidrlise.

02)A reao qumica:

Cu(OH)2 CuO + H2O

:

a) sntese total. b) deslocamento. c) dupla troca. d) anlise total. e) anlise parcial.

03)A decomposio de uma substncia provocada pela eletricidade recebe o nome especial de:

a) pirlise. b) hidrlise. c) eletrlise. d) fotlise. e) deslocamento.


04) No filme fotogrfico, quando exposto luz, ocorre reao:

2 AgBr 2 Ag + Br2

Essa reao pode ser classificada como:

a) pirlise. b) eletrlise. c) fotlise. d) sntese. e) simples troca.

05) (UFRJ) A reao que representa a formao do cromato de chumbo II, que um pigmento amarelo usado em tintas, representada pela equao...

Pb(CH3COO)2 + Na2CrO4 PbCrO4 + 2 NaCH3COO

Que uma reao de:

a) oxirreduo. b) dupla troca. c) sntese. d) deslocamento. e) decomposio.

06) Colocando-se um pedao de zinco numa soluo aquosa de sulfato de cobre II observa-se a ocorrncia da reao abaixo:

Zn + CuSO4 Cu + ZnSO4

Esta reao pode ser classificada como:

a) reao de anlise parcial. b) reao de sntese total. c) reao de dupla troca. d) reao de anlise total e) reao de deslocamento.

07) (UFPA) Observe as reaes I e II abaixo:

NH NH

HgHgO O2

3 4

2 2

+

+

ClHClI.

II.

Podemos afirmar que I e II so, respectivamente, reaes de:

a) sntese e anlise. b) simples troca e sntese. c) dupla troca e anlise. d) anlise e sntese. e) dupla troca e simples troca.

As reaes que apresentam elementos qumicos sofrendo oxidao ou reduo so denominadas de REAES DE OXI-REDUO.

3 P + 5 HNO3 + 2 H2O 3 H3PO4 + 5 NO 0 +5+5 +2

O fsforo sofre oxidao e o nitrognio sofre reduo.

As reaes qumicas, quanto ao calor envolvido, podem ser classificadas em:

ENDOTRMICAS

So aquelas reaes que ocorrem absorvendo calor externo.

N O NO2 2+ + CALOR 2

EXOTRMICAS So aquelas reaes que ocorrem liberando calor para o meio ambiente.

O O22+ + CALORC C

Podemos, tambm, classificar as reaes em REVERSVEIS ou IRREVERSVEIS.

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>


CONDIES DE OCORRNCIA DE ALGUMAS REAES

REAES DE DESLOCAMENTO

As reaes de deslocamento ocorrem quando o elemento que substitui outro, da substncia composta, mais reativo.

Zn HCl+ 2 H2 Zn+ 2Cl

O zinco mais reativo que o hidrognio. A ordem de reatividade dos principais metais observada na tabela a seguir.

Cs Rb K Na Ba Li

Sr Ca Mg Al Mn Zn

Cr Fe Co Ni Sn Pb

H

Sb Bi Cu Hg Ag Pd

Pt Au

REATIVIDADE DOS PRINCIPAIS METAIS

Cl Cl2 + +NaBr Br2 2 Na 2

O cloro mais reativo que o bromo. A ordem de reatividade dos principais ametais observada na tabela a seguir.

REATIVIDADE DOS PRINCIPAIS AMETAIS

F O Cl Br I S

N P C

REAES DE DUPLA TROCA Algumas condies para que ocorra uma reao de dupla troca so: Formao de um precipitado

Cl+ +NaAgNO NaNO AgCl3 3

Formao de uma substncia voltil Formao de uma substncia mais fraca

(menos ionizada ou dissociada) + +4 4HC Ol C OlHCN K

cido mais fraco

KCN

BALANCEAMENTO OU ACERTOS DOS COEFICIENTES DE UMA EQUAO

H trs mtodos de balanceamento de uma equao qumica. . Mtodo das tentativas.

. Mtodo algbrico.

. Mtodo de oxi-reduo.

MTODO DAS TENTATIVAS

um mtodo muito til para as equaes qumicas simples e baseia-se nas seguintes regras: a) Raciocinar inicialmente com os elementos ou

radicais que apaream em uma nica substncia no 1 membro e no 2 membro de equao qumica.

b) Se vrios elementos ou radicais satisfazem a condio anterior, escolha de preferncia aquele que possui ndices maiores.

c) Escolhido o elemento ou radical, inverter seus ndices do 1 para o 2 membro da equao e vice-versa, usando-os como coeficientes.

d) Com esses dois coeficientes, acerte os demais; continue o balanceamento somente com os elementos cujo coeficiente j est determinado num dos membros da equao.

Exemplo:balancear a equao abaixoA l + O 2 3A l O

Regra (a):Tanto o A como o O aparecem apenas uma vez em cada membro.

l

Regra (b):Preferir o oxignio (O), que possui ndices maiores.Regra (c):Invertemos os ndices do oxignio de um membro para o outro usando-os como coeficientes das substncias em que o oxignio toma parte.

A l + O 2 3A l O

2

2 23


Regra (d):Fazemos a contagem do alumnio no 2 membro e colocamos o seu coeficiente no 1 membro da equao.

A l + O 2 3A l O2 23

2 x 2 = 4

4

A l + O 2 3A l O2 234Equao balanceada

Exerccios:

01) Acerte, pelo mtodo das tentativas, os coeficientes das equaes abaixo:

a) P + O2 P2O5

b) Al2(CO3)3 Al2O3 + CO2

c) Al(OH)3 + H4SiO4 Al4(SiO4)3 + H2O

02) (UEPG-PR) Ao efetuarmos o balanceamento da equao da reao

H2S + Br2 + H2O H2SO4 + HBr

podemos observar que a soma de seus menores coeficientes :

a) 10. b) 12. c) 14. d) 15. e) 18.

03)Acertando os coeficientes estequiomtricos da reao abaixo com os menores nmeros inteiros possveis, teremos como soma de todos os coeficientes:

+ + + +

KMnO HCl KCl MnCl H O Cl2 224

a) 25. b) 30. c) 35. d) 40. e) 42.

04)Os coeficientes estequiomtricos do cido e da base, respectivamente, na reao abaixo balanceada com os menores valores inteiros possveis so:

Al(OH)3 + H4SiO4 Al4(SiO4)3 + H2O

a) 20. b) 21. c) 22. d) 23. e) 24.

MTODO ALGBRICO

Este mtodo consiste em atribuir coeficientes literais s substncias que figuram na reao. A seguir, armamos uma equao para cada elemento, baseada no fato de que o total de tomos de tomos desse elemento deve ser o mesmo em cada membro. Resolvendo o sistema constitudo por todas as equaes obtemos os valores das incgnitas, que so os coeficientes da equao.

Exemplo:

Fe + H O Fe O + Hx y z w 22 3 4

Armando as equaes:

Fe :

H : ou

O :

x = 3 z

2 y = 2 w y = w

y = 4 z

O sistema de equaes ser:{ x = 3 z y = w y = 4 z

Fe + H O Fe O + H3 4 1 4 22 3 4

Para resolver o sistema escolhemos

UMA VARIVEL e atribumos a ela umvalor QUALQUER.

z = 1, portanto, os valores de x e y

sero, respectivamente, 3 e 4.

Como w = y, teremos: w = 4.

Substituindo estes valores na equao

Exerccios:

01)Acerte, pelo mtodo algbrico, os coeficientes das equaes abaixo:

a) Pb + HNO3 Pb(NO3)2 + H2O + NO2

b) H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O


MTODO DE OXI-REDUO

Esse mtodo fundamenta-se no fato de que o total de eltrons cedidos igual ao total de eltrons recebidos. As regras prticas a serem seguidas so:

a) Descobrir todos os elementos que sofreram oxidao ou reduo, isto , mudaram o nmero de oxidao.

b) Calculemos agora as variaes de Nox desses elementos, que chamaremos de (delta). Criamos ento dois ramais; o de oxidao e o de reduo.

c) Tomamos uma substncia do ramal de oxidao e uma substncia do ramal de reduo (a substncia escolhida deve ter Nox exclusivo).

d) Multiplicamos a variao do Nox do elemento, na substncia escolhida, pela sua atomicidade. Teremos, neste caso, a variao total do Nox.

e) Dar a inverso dos resultados para determinar os coeficientes.

f) Prosseguir com os demais elementos qumicos usando o mtodo das tentativas.

P + HNO3 + H2O H3PO4 + NO 0 +5+5 +2

Os elementos que tiveram variao no Nox foram: Fsforo e nitrognio. Regra (a):

O fsforo passou de zero para + 5, sofrendo oxidao. O nitrognio passou de + 5 para + 2, sofrendo reduo. Regra (b):

Fsforo: = ( + 5 ) 0 = 5 Nitrognio: = ( + 5 ) ( + 2 ) = 3

Regra (c):

Ramal de oxi: P

Ramal de red: HNO3

Regra (d):

P: Variao total = 5 x 1= 5

HNO3: Variao total = 3 x 1 = 3

Regra (e):

3 P e 5 HNO3

Regra (f):

3 P + 5 HNO3 + H2O 5 NO + 3 H3PO4

contamos 5 nitrognios

contamos 3 fsforos

Regra (f):

Balanceamos a gua por tentativas

3 P + 5 HNO3 + 2 H2O 3 H3PO4 + 5 NO

01)O sulfeto de hidrognio oxidado, em soluo aquosa, pelo cido ntrico, de acordo com a equao no balanceada:

H2S + HNO3 H2SO4 + NO2 + H2O

O coeficiente do agente oxidante dessa equao :

a) 8. b) 6. c) 5. d) 2. e) 4.

02)Acertando os coeficientes estequiomtricos da reao abaixo com os menores nmeros inteiros possveis, teremos como soma de todos os coeficientes:

+ + + +

KMnO HCl KCl MnCl H O Cl2 224

a) 25. b) 30. c) 35. d) 40. e) 42.

03)Os coeficientes estequiomtricos, menores e inteiros possveis, da reao abaixo so, respectivamente:

+ + + H O23 3 2Cu CuHNO NO NO( )

a) 3, 8, 3, 2, 4. b) 3, 6, 2, 4, 6. c) 2, 8, 3, 2, 6. d) 2, 6, 2, 4, 8. e) 4, 8, 4, 4, 8.


04)(UEPG-PR) Ao efetuarmos o balanceamento da equao da reao

H2S + Br2 + H2O H2SO4 + HBr

podemos observar que a soma de seus menores coeficientes :

a) 10. b) 12. c) 14. d) 15. e) 18.

05)Qual a soma dos coeficientes do oxidante e do redutor da equao inica a seguir, considere os menores valores inteiros possveis no balanceamento?

a) 7. b) 18. c) 21. d) 23. e) 35.

06)(FEI-SP) Assinale a alternativa correta para a equao:

MnO4 + Cl + H + Mn2+ + 5 Cl2 + H2O

a) O Cl sofre reduo. b) O coeficiente da gua 4. c) O H+ o redutor. d) O MnO4 o oxidante. e) O Nox do Mn no MnO4 +2.

07)O coeficiente estequiomtrico da gua na reao abaixo, balanceada com os menores nmeros inteiros possveis, igual a:

+ + + H O2 23NONO H

+- - NO

a) 1. b) 2. c) 3. d) 6. e) 8.

08)Acerte os coeficientes da equao inica abaixo, com os menores nmeros inteiros possveis, e assinale a alternativa que mostra a soma de todos os coeficientes:

+ + +

C Ol H OCl Cl2 23- --OH

a) 2. b) 6. c) 10. d) 12. e) 18.

09)Ao se balancear corretamente a semi-reao abaixo:

MnO4 + NO2 + H+ Mn 2+ + NO3 + H2O

encontrar-se-, respectivamente, os seguintes coeficientes:

a) 2 , 5 , 6 , 2 , 5 ,3. b) 2 , 5 , 5 , 2 , 5 , 2. c) 2 , 5 , 6 , 2 , 5 , 6. d) 1 , 2 , 3 , 1 , 2 , 3. e) 2 , 5 , 6 , 2 , 6 , 2.

10)Os coeficientes estequiomtricos para a reao a seguir so, respectivamente:

Cl2 + NaOH NaCl + NaClO3 + H2O

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

11)Acerte, por oxi-reduo, os coeficientes das equaes abaixo:

CrCl3 + H2O2 + NaOH Na2CrO4 + NaCl + H2O

12)Quais, respectivamente, so os coeficientes estequiomtricos da equao abaixo?

+ + + + H OCl Cl 23 4HNO NOH +Sn Sn SS

a) 3, 10, 6, 3, 3, 6, 10. b) 4, 12, 4, 2, 2, 8, 10. c) 3, 12, 4, 3, 3, 4, 8. d) 3, 12, 3, 4, 4, 6, 8. e) 4, 10, 6, 3, 3, 8, 12.

Resoluo:

+ + + + H OCl Cl 23 4HNO NOH +Sn Sn SS-2 0+4+5 +2+2

Os elementos que sofrem modificao no nmero de oxidao so estanho, enxofre e nitrognio.

Temos nesta reao, duas oxidaes e, portanto, o total de eltrons perdidos ser a soma das duas variaes totais.

Cl4Sn

Sn

S

S0

+4

-2+2 Nox

Nox total = 4

Nox

= 2

= 2

( )

( )


3HNO NO+5 +2

Nox = 3( )

SnS

3HNO Nox

Nox total = 4

= 3( )

( )3

4

Acertando os coeficientes do estanho, enxofre e nitrognio no segundo membro,

+ + + + H OCl Cl 23 4HNO NOH +Sn Sn SS3 3 34 4

Completando os coeficientes do cloro no HCl e do hidrognio (ou oxignio) na gua.

+ + + + H OCl Cl 23 4HNO NOH +Sn Sn SS3 3 34 412 8

EXPERINCIAS

RECONHECENDO UM XIDO BSICO (REAES DE SNTESE)

Material

Cinza de cigarro ou de madeira. Copo transparente. Indicador cido-base (fenolftalena). gua. Fita de magnsio ou disco (eletrodo de

sacrifcio usado em filtros de piscinas).

Procedimento 1:

a) Coloque no copo transparente gua. b) Adicione algumas gotas de fenolftalena. c) Coloque certa quantidade de cinza e

observe a mudana de cor.

Na cinza do cigarro ou da madeira existe o xido de potssio (K2O) que um xido bsico que reage com a gua, formando uma base.

K2O + H2O 2 KOH

Procedimento 2: Queime a fita de magnsio (Mg), obtendo

assim, um xido (MgO) que deve ser dissolvido em gua, que ir produzir o hidrxido de magnsio [Mg(OH)2].

Adicione soluo o indicador e observe a cor.

REAO DE ANLISE

OBJETIVO: Mostrar uma reao de anlise.

MATERIAIS: Dicromato de amnio: (NH4)2Cr2O7(s). Palitos de fsforo. Tela de amianto. Sdio metlico. Indicador fenolftalena. Placa de Petri.

MODO DE FAZER: Coloque uma quantidade pequena, mas

visvel, do dicromato de amnio sobre a tela de amianto e dela aproxime 2 ou 3 palitos de fsforo acesos.

Espere at a reao se iniciar e a seguir retire os palitos.

A ocorrncia da reao perceptvel pela mudana de cor.

(NH4)2Cr2O7(s) N2(g) + Cr2O3(s) + 4H2O(v) alaranjado verde

MODO DE FAZER: Coloque gua e algumas gotas de

fenolftalena na placa de Petri. Adicione um pedao pequeno de sdio ao

sistema e observe.


ELETRLISE DA GUA

Para fazer esta atividade necessrio ter um bom sistema de suporte de pilhas (4). Pode improvisar com cano de PVC ou madeira. O importante ter segurana que no haja corte da corrente eltrica. Para eletrodos deve usar preferencialmente grafite (eletrodo bastante inerte). O grafite ou carvo pode ser obtido das pilhas secas (pilhas velhas). Para fazer o eletrodo faa um furo na extremidade do basto de grafite (broca bem fina, usando furadeira) e adapte um fio de cobre com bom contato. Feche o orifcio com cola (araldite veda bem) certificando-se que no isolou o contato entre o fio e o grafite e que o fio de cobre em contato com a soluo esteja isolado (encapado).

pilhas

soluo

Soluo a ser usada:

1) NaOH (aq) 1 mol / L.

Indique os produtos formados na eletrlise.

Observao:

Use sempre gua destilada.

REAO DE DESLOCAMENTO

OBJETIVO:

Observar uma reao de deslocamento.

MATERIAIS:

Sulfato de cobre II, palha de ao, copo e gua.

COMO FAZER:

a) Dissolva o CuSO4 em meio copo de gua. Basta uma quantidade do sal correspondente a uma colher de caf.

b) Coloque na soluo um pequeno pedao de palha de ao.

COMENTRIOS:

Espere alguns minutos e observe a

mudana de cor da soluo.

O slido avermelhado cobre metlico.


FORMAO DE UM PRODUTO MENOS SOLVEL OU INSOLVEL

(FORMAO DE PRECIPITADO) Material

2 copos de vidro. Soluo aquosa de Pb(NO3)2 e de KI. Soluo aquosa de CuSO4 e NaOH. Soluo aquosa de NaCl e AgNO3.

Procedimento: a) Coloque a soluo de KI dentro da

soluo de Pb(NO3)2 e observe a formao de um precipitado de cor amarela que o PbI2, que insolvel em gua.

A reao que ocorre : Pb(NO3)2(aq) + 2 KI(aq) PbI2(s) + 2 KNO3(aq)

b) Em um tubo de ensaio coloque, coloque 5 mL de soluo aquosa de CuSO4 e 5 mL de soluo aquosa de NaOH. Tampe e agite por inverso. Ocorre a formao de um precipitado azul [Cu(OH)2].

A reao que ocorre :

CuSO4 + 2 NaOH Na2SO4 + Cu(OH)2

c) Em um tubo de ensaio coloque 5 mL de soluo aquosa de nitrato de prata (AgNO3) e 5 mL de soluo aquosa de cloreto de sdio (NaCl). Agite e verifique a formao de um precipitado branco (AgCl).

A reao que ocorre :

NaCl (aq) + AgNO3 (aq) NaNO3 (aq) + AgCl (aq)

ATENO

AgNO3 + NaI NaNO3 + AgI ppt

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