SUMÁRIO

1. Introdução e Revisão Bibliográfica...........................................Pag. 02

2. Objetivo....................................................................................Pag. 05

3. Material e Métodos...................................................................Pag. 05

4. Resultados................................................................................Pag. 06

5. Discussão.................................................................................Pag. 07

6. Conclusão.................................................................................Pag. 08

7. Questionário..............................................................................Pag.08

8. Bibliografia................................................................................Pag. 09

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1. INTRODUÇÃO E REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.

EFEITO DA TEMPERATURA NO EQUILÍBRIO-QUÍMICO.

Quando sistemas em equilíbrio são submetidos a qualquer perturbação

exterior, o equilíbrio desloca-se no sentido contrário a fim de minimizar esta

perturbação. Este é o enunciado do princípio de Le Châtelier. Conforme o

sistema se ajusta, "a posição de equilíbrio" muda. Isto significa que após o

equilíbrio ter sido restabelecido, mais produtos reagentes aparecem,

dependendo do que foi formado durante a mudança. Na equação escrita, um

deslocamento favorecendo a formação de mais produtos é chamado

"deslocamento para a direita” uma vez que os produtos se localizam do lado

direito nas equações escritas. Um deslocamento favorecendo os reagentes é

chamado "deslocamento para a esquerda".

Considere, por exemplo, o equilíbrio:

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

Suponha que tenhamos colocado N2, H2 e NH3 em um recipiente

mantido à temperatura constante e que tenhamos esperado até que o sistema

tenha atingido o equilíbrio. Mediremos em seguida a concentração de equilíbrio

de cada uma das três substâncias. Seqüencialmente, perturbaremos o

equilíbrio adicionando N2 no recipiente e imediatamente inicia-se o

monitoramento em cada concentração. Os resultados são mostrados na Figura

1. A concentração de cada substância mostra ser constante a esquerda do

gráfico: o sistema está em equilíbrio. Repentinamente, a concentração de N2

aumenta, quando maior quantidade é adicionada ao recipiente: Vejamos o que

aconteceu: a concentração de N2 e de H2 imediatamente começou a diminuir

ao mesmo tempo a concentração de NH3 começou a aumentar. Estas

mudanças ocorrem quando falamos que o equilíbrio "foi deslocado para a

direita".

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

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A Figura 14.3 mostra que estas mudanças continuam, entretanto a

velocidade diminui gradualmente, até que o sistema novamente restabelece um

estado de equilíbrio, após o qual a concentração de cada um permanece

constante:

Note que neste experimento alguma quantidade de N2 adicionada é

consumida no deslocamento do equilíbrio, assim, o efeito da adição (aumento

na concentração) é parcialmente compensado: Em outras palavras, o ajuste do

sistema atende a minimizar o efeito de adição de mais N2 como prevê o

princípio de Le Châtelier. Note, entretanto, a mudança nas grandezas relativas

da concentração, que ocorre após a adição de N2. Estas mudanças estão na

proporção de 1:3:2 (de [N2] para [H2] e para [NH3]), o que está em concordância

com a estequiometria da reação.

A resposta dada por um sistema em equilíbrio à adição ou remoção de

um componente é mais uma resposta à mudança de concentração do que a

uma variação de quantidade. Para confirmar esta afirmação, considere

novamente o equilíbrio:

Figura I - Deslocamento do equilíbrio N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g).

Se repentinamente diminuirmos o volume do recipiente a temperatura

constante, as quantidades de N2, H2 e NH3 não são imediatamente afetadas,

entretanto, as concentrações aumentam. Neste caso, o equilíbrio se desloca

para a direita; é formado por NH3 e menos N2 e H2 estarão presentes depois de

restabelecido o equilíbrio. A resposta do sistema deve estar vinculada à

concentração. De que maneira o princípio de Le Châtelier explica a formação

de mais NH3 neste equilíbrio? O equilíbrio é deslocado para a direita porque

assim será reduzido o número total de moléculas, e, portanto, a pressão total

no recipiente (ver a equação - na reação de formação de produtos: duas

moléculas substituem quatro). A diminuição do volume de uma mistura de

gases aumentará a pressão total (lei de Boyle). Neste caso, porém, o aumento

de pressão é minimizado pela diminuição do número de moléculas de gás.

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Note, entretanto, que depois do equilíbrio ser restabelecido, embora esteja

presente mais NH3 e menos H2 e N2, as concentrações de todos os três

aumentaram, como conseqüência da diminuição de volume do recipiente.

Pode-se facilmente concluir que um aumento do volume do recipiente produz

resultados ao que discutimos aqui, com o equilíbrio se deslocando para a

esquerda.

Nem sempre uma variação no volume do recipiente provocará um

deslocamento no equilíbrio num sistema gasoso em equilíbrio. Por exemplo, no

equilíbrio:

2HI(g) H2(g) + I2(g)

O número de moléculas de gás é igual nos dois lados da equação, o

sistema em equilíbrio não responde a uma diminuição de volume, à

temperatura constante. Neste caso não existe mecanismo para minimizar o

aumento de pressão, portanto, nenhum deslocamento é produzido pela

variação de volume do recipiente.

O que acontece a um equilíbrio se for aumentada à pressão total por

meio da adição de um gás inerte ao recipiente? Neste caso, poderemos

esperar que o equilíbrio se deslocasse na direção em que existem menos

moléculas, mas não é o que ocorre. Isto é explicado pelo fato das

concentrações de N2, H2 e NH3 não serem afetadas pela adição de um gás

inerte, já que o volume do recipiente é mantido constante.

Finalmente, consideremos a influência de mudanças de temperatura

sobre um sistema em equilíbrio. O princípio de Le Châtelier prevê que um

aumento de temperatura favorece uma reação endotérmica. A formação de

amônia a partir de seus elementos é uma reação exotérmica.

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH = –92,2 kJ

O que poderia ser reescrito como:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + 92,2 kJ

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Assim, a reação da direita é exotérmica e a da esquerda é endotérmica.

A adição de calor a este equilíbrio acusa um deslocamento para a esquerda. A

reação endotérmica (para a esquerda) consome parte do calor adicionado para

produzir mais N2 e H2 a partir de NH3, e desta maneira a temperatura aumenta

menos do que se poderia esperar. A temperatura mais alta, as concentrações

de equilíbrio de [N2] e [H2] são maiores e a de [NH3] é menor. Com a diminuição

da temperatura há uma inversão de todos os efeitos citados, uma vez que é

favorecida a reação exotérmica. É produzido calor que compensa parcialmente

aquele retirado do sistema. (Russel, 1994).

2. OBJETIVO (PROCEDIMENTO I e II).

Verificar a influência da temperatura no equilíbrio de ionização da

amônia (contida numa solução amoniacal de limpeza).

Obs.: Neste experimento o equilíbrio de ionização da amônia (contida numa

solução amoniacal de limpeza) é deslocado pela temperatura:

NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH–(aq)

3. MATERIAL E MÉTODOS (PROCEDIMENTO I e II).

Água (200 ml)

Pedras de Gelo

01 Becker (contendo 200 ml de água)

01 Becker 250 ml (Contendo Pedras de Gelo H2O(s).

Solução Amoniacal de Limpeza

Solução de Fenolftaleína (0,5 g em 50 ml de álcool)

Bico de Bunsen

01 Tela de Amianto

01 Par de Luvas (para manuseio do Becker de 50 ml aquecido)

01 Conta-Gotas

Fósforo (para acender o Bico de Bunsen).

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Para a realização do procedimento (I), foi preparada previamente uma

solução, onde foi adicionado 200 ml de água em um Becker, acrescentado

10 gotas de solução amoniacal de limpeza (Veja®, Ajax®,etc.), e em

seguida acrescentado 3 gotas de solução de fenolftaleína (0,5 g em 50 ml

de álcool). Agitou-se o sistema, e em seguida observou-se a coloração rosa

(indicativa de meio básico).

Transferiu-se 20 ml dessa solução para um Becker de 50 ml, aqueceu-

se este recipiente em um Bico de Bunsen, sobre a Tela de Amianto, até que

se observou uma completa mudança da coloração do sistema (da cor rosa

para transparente).

Logo após, para a realização do procedimento (II) transferiu-se o Becker

de 50 ml contendo a solução (aquecida), para o Becker de 250 ml contendo

pedras de gelo (banho de gelo), e observou-se que aos poucos a coloração

(rosa) reapareceu.

4. RESULTADOS (PROCEDIMENTO I e II).

Solução: Amônia, água, fenolftaleína. Resultado: Coloração:

Temperatura Ambiente. Solução Básica. Rosa

Solução: Amônia, água, fenolftaleína. Resultado: Coloração:

Aquecida em Bico de Bunsen. Concentração de

OH– diminuiu. (-).

Transparente

Solução: Amônia, água, fenolftaleína. Resultado: Coloração:

Adicionada ao Banho de Gelo. Concentração de

OH– aumenta. (+).

Rosa

(Procedimento I).

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Tabela I – Solução em Temperatura Ambiente.

Tabela II – Solução aquecida em Bico de Bunsen.

Tabela III – Solução depois de aquecida colocada em banho de gelo.

O Becker de 50 ml, contendo 20 ml da solução (em temperatura ambiente),

obteve uma coloração rosa (indicativa de meio básico) como observado na

Tabela I. Após o seu aquecimento, obteve-se uma coloração transparente. A

reação de ionização da amônia é um processo exotérmico. Sendo assim, os

resultados mostram que o aquecimento da solução faz com que o equilíbrio se

desloque no sentido dos reagentes, o que levou ao desaparecimento da

coloração rosa, pois a concentração de OH– diminuiu, como observado na

Tabela II.

(Procedimento II).

Ao se colocar este recipiente aquecido no Becker de 250 ml contendo

pedras de gelo, a solução libera calor, e aos poucos a coloração rosa

reaparece, mostrando que o equilíbrio é deslocado no sentido dos produtos

(aumentando, portanto, a concentração de OH–), como observado na Tabela

III.

5. DISCUSSÃO (Procedimento I e II).

Podemos afirmar que o resultado do experimento concorda, pois segundo

Russel (1994), uma reação em equilíbrio químico, as concentrações de todas

as espécies envolvidas são constantes (todavia, deve-se lembrar que o

equilíbrio é dinâmico, isto é, as reações direta e inversa ocorrem com a mesma

velocidade. Em geral,o equilíbrio químico é função da temperatura, já que a

maior parte das reações químicas ocorre liberando calor (exotérmicas) ou

absorvendo calor (endotérmicas).Para algumas reações, o equilíbrio também

depende da pressão.

O princípio de Le Châtelier estabelece que qualquer alteração em uma (ou

mais) das concentrações das espécies envolvidas no equilíbrio, ou na

temperatura ou na pressão (no caso de haver reagentes gasosos), provocará

uma reação do sistema de maneira a restabelecer o equilíbrio. Isso ocorre com

a minimização da alteração provocada por meio de deslocamento do equilíbrio

no sentido dos reagentes (as concentrações dos reagentes aumentam

enquanto as dos produtos diminuem) ou dos produtos (as concentrações dos

produtos aumentam e as dos reagentes diminuem).

6. CONCLUSÃO.

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Após relatar as ações desenvolvidas em nosso experimento, é

importante salientarmos que foi atingido o objetivo proposto, evidenciando o

efeito da temperatura no equilíbrio-químico. O experimento foi, portanto, muito

importante para resolver e tirar todas as nossas dúvidas sobre o assunto.

7. QUESTIONÁRIO.

I) Ao se aquecer a solução o que ocorreu com a ionização da amônia, houve

um deslocamento da reação para o sentido dos reagentes ou produtos?

Resposta: A reação de ionização da amônia é um processo exotérmico.

Após o seu aquecimento, houve uma diminuição dos íons desta solução,

fazendo com que o equilíbrio se deslocasse no sentido dos reagentes, o que

levou ao desaparecimento da coloração rosa (tornado-se transparente), pois a

concentração de OH– diminuiu.

II) Ao se colocar no banho de gelo, houve um deslocamento da reação para o

sentido dos reagentes ou produtos?

Resposta: Ao se colocar a solução no banho de gelo, a solução liberou calor, e

aos poucos a coloração rosa reapareceu, mostrando que o equilíbrio é

deslocado no sentido dos produtos (aumentando, portanto, a concentração de

OH–).

III) Por que a mudança de coloração?

Resposta: Sendo a fenolftaleína um indicador de concentração ácido-base, que

tem como princípio a alteração da cor de acordo com o pH, esta teve sua cor

alterada na medida em que com a variação de temperatura ocorreu o

deslocamento dos reagentes e produtos tornando o meio mais ou menos ácido.

Ou seja, o deslocamento dos reagentes e produtos fez com que ocorresse uma

reação de OH com a fenolftaleína.

8. BIBLIOGRAFIA

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[1]<http://www.cecimig.fae.ufmg.br> Acesso em: 21 Agosto. 2010.

[2] <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc05/exper1.pdf>

[3] Russel, J.B, Química geral II, vol. 1 trad. Guekezian, M. et al, São

Paulo: Makron Books, 1994.

[4]<Mahan, B.N & MYERS, Química: um Curso Universitário. trad. H.E

Toma, et al, São Paulo: Edgard Blücher, 1995.

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