Efeito da Temperatura e da Concentração na Progressão Global de uma Reacção by Paulo Campos

Efeito da Temperatura e da Concentração na Progressão Global de uma Reacção

Autor: Xana

Indíce 1.

Introdução……………………………………………………………………………

Material/Reagentes…………………………………………………………………

Procedimento Experimental………………………………………………………

Resultados Obtidos…………………………………………………………………

Discussão/Conclusão………………………………………………………………

Anexos………………...……………………………………………………………… 11

Efeito da Temperatura e da Concentração na Progressão Global de uma Reacção

1. Introdução Com esta experiência pretende-se reconhecer o efeito da variação da temperatura e da concentração no equilibro de uma reacção. Para tal, sabe-se que num sistema em equilíbrio, se a reacção for endotérmica no sentido directo, ou seja, absorver energia, consequentemente, a sua reacção inversa é exotérmica, liberta energia. Para além disso, há que salientar que o principio de le Chatelier é fundamental para explicar a influência da variação da temperatura num sistema em equilíbrio O principio de le Chatelier afirma que ao perturbar-se um sistema em equilíbrio, este evolui no sentido que contraria a perturbação causada, por forma a atingir um novo estado de equilíbrio. No caso de se perturbar o sistema fornecendo-lhe energia, ou seja, aumentando a temperatura, este vai desenvolver-se no sentido da reacção endotérmica, consumindo a energia que lhe é fornecida. Quando diminuímos a temperatura, o sistema reage de forma a compensar essa perturbação, ou seja, evolui no sentido da reacção exotérmica, aumentando, assim, a energia do sistema. Nesta experiência para se comprovar este facto utiliza-se a seguinte reacção

que

endotérmica

sentido

directo:

CoCl2.6H2O(aq)↔

CoCl2.2H2O(aq) + 4H2O(l). Segundo o princípio enunciado, ao aumentar-se a temperatura, a reacção progride no sentido directo, ou seja, absorve a energia fornecida o que faz com que haja uma maior produção de produtos, aumentando, assim, a sua concentração no sistema e conferindo-lhe uma cor azul intensa. Isto deve-se ao facto do cloreto de cobalto di-hidratado ter cor azul. Se diminuirmos a temperatura, acontece o processo contrário (a reacção evolui no sentido inverso) e o sistema ganha uma cor rosa-avermelhada intensa, porque o cloreto de cobalto hexa-hidratado tem essa cor e a sua concentração no sistema aumenta. Estas reacções ocorrem num aparelho denominado por exsicador. Este tem baixo teor em humidade e serve para manter as substâncias secas, ou seja, para diminuir a concentração de moléculas de água presentes no 3

Efeito da Temperatura e da Concentração na Progressão Global de uma Reacção ambiente. O exsicador contém na sua parte inferior sílica gel, agente exsicante, que absorve as moléculas de água presentes no ambiente, indicando-nos se este está muito húmido ou seco. No entanto como a sílica gel é incolor na parte inferior do exsicador, também se encontra cloreto de cobalto que indica, através da sua cor, o nível de humidade do ambiente. Se este estiver rosa o ambiente está húmido, se estiver azul, o ambiente está seco. Quando a sílica gel está saturada, é necessário que o exsicador vá para uma estufa para que a sua função continue.

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2. Material 

2 copos de 150mL;



Copo de 250mL;



Microespátula;



Microvaretas (palitos de madeira);



Pipeta de Beren;



Pipeta de Pasteur;



Microondas;



Placa de microanálise;



Tubo de ensaio (70x10 mm);



Gelo;



Água;



Vidro do relógio.

Reagentes 

Água destilada;



Cloreto de cobalto (II) hexa-hidratado (CoCl2.6H2O), 0,40 mol.dm-3;



Ácido clorídrico concentrado;



Cloreto de cobalto (II) hexa-hidratado (CoCl2.6H2O) – Cristais.

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3. Procedimentos - Efeito de variação de temperatura: 1. Coloca-se num tubo de ensaio, até cerca de 1/3 da sua capacidade, a soluçao de Cloreto de cobalto (II) hexa-hidratado; 2. Introduz-se, alternadamente, o tubo de ensaio em água fervente e num banho de gelo; 3. Observa-se e anota-se a alteração de cores na tabela 1.

- Efeito da variação da concentração: 1. Usa-se uma placa de microanálise; 2. Adiciona-se uma gota de água nas cavidades 2, 3 e 4, duas gotas em 6, 7 e 8, e três gotas em 10, 11 e 12.; 3. Adiciona-se uma gota de base forte – HCl - nas cavidades 3, 7 e 11 e regista-se a cor observada antes e após a agitação feita com os palitos; 4. Adicionam-se pequenos cristais de CoCl2.6H2O, em igual quantidade nas cavidades 4, 8 e 12 e regista-se a cor observada antes e após a agitação feita com os palitos;

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4. Resultados obtidos Tabela 1: Efeito da Temperatura numa Solução de Cloreto de Cobalto

Cor

Solução de cloreto de cobalto à temperatura ambiente Azul escuro

Solução de cloreto de cobalto num banho de gelo Rosa

Solução de cloreto de cobalto num banho de água quente Azul escuro

Tabela 2: Efeito de Diluiçao numa Solução de Cloreto de Cobalto Cavidade micro-placa Água cor

2,3,4

6,7,8

10,11,12

Azul escuro

1 gota Rosa escuro

2 gotas Rosa claro

3 gotas Rosa claro

Tabela 3: Adiçao de HCl a uma Soluçao de Cloreto de Cobalto Cavidade micro-placa Água HCl Cor inicial Cor após adiçao

1 gota 1 gota Rosa escuro

2 gotas 1 gota Rosa claro

3 gotas 1 gota Rosa claro

Azul

azul

Tabela 4- Adição de Cobalto Hexa-hidratado (sólido) a uma Solução de Cloreto de Cobalto Cavidade micro-placa Água Cor inicial CoCl2.6H2O Cor antes de agitaçao Cor após agitaçao

1 gota Rosa escuro 3cristais

2gotas Rosa claro 3cristais

3gotas Rosa claro 3cristais

rosa escuro

Rosa escuro

rosa

Rosa

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5. Discussão/Conclusão Em conclusão, sobre o efeito da variação da temperatura o cloreto de cobalto, na primeira experiência realizada, quando se aumenta a temperatura da solução, colocando o tubo de ensaio em agua fervente fornecendo assim energia ao sistema, este deslocou-se no sentido de absorver essa energia, ou seja, no sentido directo, tornando a ssolução azul a (cor predominante dos reagentes), e ao diminuir-se a temperatura, colocando o tubo de ensaio em gelo, o sistema deslocou-se-se no sentido inverso, verificando-se uma cor rosada (cor predominante dos produtos). Em segundo ponto, sobre a experiência realizada, pode-se concluir que ao adicionar-se água à solução esta fica cada mais rosa, devido á diminuição da concentração de soluto. Quando se adiciona HCl à solução, quando esta está “rosa”, ela muda de cor, ficando num tom azulado. Desta forma, verifica-se que a reacção dá-se no sentido directo, para se consumir o Cl- , o que afecta o estado de equilíbrio, embora não a sua constante, pois, segundo a Lei de Le Chatelier, a reacção vai ter de contrariar a perturbação de modo a atingir um novo estado de equilíbrio.

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8. Anexos - Questões Prévias 1. Quais os cuidados que deves ter ao longo desta actividade experimental? Devemos ter cuidado no manuseamento do ácido clorídrico concentrado (HCl) (manusear na hotte), utilizar óculos de protecção, luvas e bata. Não devemos esquecer também os cuidados normais com o manuseamento da água quente, de modo a evitar queimaduras. 2. Como representar a reacção inerente a toda a actividade? CoCl2.6H2O(aq)  CoCl2.2H2O(aq) + 4H2O(l) 3. Que efeitos terá um aumento da temperatura na progressão duma reacção? Se a reacção for endotérmica um aumento da temperatura, favorece a reacção directa, por sua vez um abaixamento da temperatura, favorece a reacção exotérmica no sentido inverso. 4. Qual das reacções, directa ou inversa, é endonergética? E qual é exotérmica? A reacção endotérmica é directa, enquanto que a reacção exotérmica é inversa. 5. Que acontecerá ao sistema em equilibrio por adição de água? A reacção evolui no sentido inverso e fica rosa-avermelhada, cor predominante dos reagentes. 6. Que conclusões poderão tirar, acerca do estado de equilibrio, após adição de HCl? E após adição de CoCl2.6H2O?

Efeito da Temperatura e da Concentração na Progressão Global de uma Reacção Quando se adiciona ácido clorídrico, estão-se a adicionar iões cloreto (Cl-). Verifica-se que a cor predominante é o azul. Isto explica-se pelo principio de Le Chatelier, pois um aumento da concentração de Cl- irá fazer com que o equilibrio se desloque no sentido directo para que o Cl- em

excesso se

consuma. O equilibrio desloca-se no sentido inverso, pois a cor predominante é o rosa-avermelhado.

- Questões 1. Qual o efeito da variação da temperatura sobre a situação de equilibrio? O aumento de temperatura favorece a reacção directa, pois a cor predominante após o aquecimento é o azul, o que significa que a reacção é endotérmica no sentido directo.

2. Qual das reacções, directa ou inversa, é endonergética? E qual é exotérmica? A reacção endotérmica é directa, enquanto que a reacção exotérmica é inversa.

3. Que acontece ao sistema em equilibrio por adição de água? A reacção evolui no sentido inverso e fica cor de rosa, cor predominante dos reagentes.

4. Que conclusões poderão tirar, acerca do estado de equilibrio, após adição de HCl? E após adição de CoCl2.6H2O? Quando se adiciona ácido clorídrico, estão-se a adicionar iões cloreto (Cl-). Verifica-se que a cor predominante é o azul. Isto explica-se pelo principio de Le Chatelier, pois um aumento da concentração de Cl- faz com que o equilibrio se desloque no sentido directo para que o Cl- em

excesso se

consuma. O equilibrio desloca-se no sentido inverso, pois a cor predominante é o rosa.

5. Como explicar a mudança de cor do cloreto de cobalto?

Efeito da Temperatura e da Concentração na Progressão Global de uma Reacção A mudança de cor devesse ás alterações provocadas no estado de equilibrio. Quando o sistema evolui para repor o equilibrio dá-se mudança de cor em função da perturbação efectuada.