Apostila-de-Química-III-63.1072

7/22/2019 Apostila-de-Qumica-III-63.1072

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Cursinho Pr-Universitrio Popular UFJF Professora Camila Talarico Qumica III

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1. TERMOQUMICA

A energia um assunto de grandeimportncia no apenas nos meios cientficos,mas tambm para a sociedade em geral.

Entre as fontes energticas maisimportantes esto os combustveis, substncias

que ao sofrerem combusto, liberam energia naforma de calor.Grande parte dos processos utilizados

para obter energia provoca srios problemasambientais. No entanto, do conhecimento cadavez maior a respeito do fluxo de energia e dosfenmenos energticos podem resultar novasformas de obter energia.

A busca por fontes energticas menospoluentes, ou at mesmo no poluentes, umadas prioridades das pesquisas na rea datermoqumica.

1. Calor

O conceito cientfico de calor relaciona-secom a diferena de temperatura entre doissistemas. O calor o processo de transfernciade energia de um sistema, a uma temperaturamais alta, para outro, a uma temperatura maisbaixa. Quanto maior a diferena de calor entre osdois sistemas, maior a quantidade de calortransferida.

Quando aquecido, a quantidade de calor queum corpo pode receber depende da diferena detemperatura entre o corpo e a fonte de calor, do

calor especfico do material de que feito o corpoe de sua massa.

Q = m . c . T usual expressar quantidade de calor em

calorias (cal). Caloria a quantidade de energianecessria para elevar em 1C a temperatura de1 grama (o equivalente a 1 mililitro) de gua.

Pode-se expressar quantidade de calortambm em joule, lembrando que 1 cal = 4,184 J.

2. Processos endotrmicos e

exotrmicos

A formao e a ruptura de ligaes envolvema interao da energia com a matria. Assimcomo na mudana de estados fsicos, astransformaes da matria ocorrem comabsoro ou liberao de energia.

So dois os processos em que h troca deenergia na forma de calor:

- Processo exotrmico: o sistema libera calor e oambiente aquecido.

Queima de velas e condensao da gua

- Processo endotrmico: o sistema absorve calore o ambiente se resfria.

Cozimento de alimentos e bolsa de gelo instantnea

3. Entalpia e variao de entalpia

Nas reaes qumicas e nastransformaes fsicas, a quantidade de calorliberada ou absorvida conhecida como calor dereao. Os calores de reao representam avariao de entalpia (H) do sistema, quando osprocessos ocorrem presso constante.

A entalpia (H) de um sistema estrelacionada sua energia interna e, na prtica,no pode ser determinada. Entretanto consegue-se medir a variao de entalpia (H) de um

processo atravs de aparelhos chamadoscalormetros.

O clculo da variao de entalpia dadopela expresso genrica:

H = Hfinal Hinicial

ou

H = Hprodutos - Hreagentes

- Reaes endotrmicas: R + calor P

Nesse caso, h absoro de calor noprocesso, portanto a Hprodutos maior do que aHreagentes e H positivo.


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- Reaes exotrmicas: R P + calor

Nesse caso h liberao de calor,portanto a Hprodutos menor do que a Hreagentes eH negativo.

4. Entalpia e estados fsicosAs mudanas de estado fsico de uma

substncia tambm envolvem trocas de calor. Aquantidade de energia envolvida est relacionadacom as modificaes nas atraes entre aspartculas da substncia, ou seja, com asinteraes intermoleculares.

http://tomdaquimica.zip.net/arch2010-12 26_2011-01-01.html

Na fuso e na vaporizao, as interaesmoleculares so reduzidas, a entalpia dasubstncia aumenta caracterizando processosendotrmicos.

Na liquefao h formao de interaesmoleculares do estado lquido e na solidificaoas interaes moleculares ficam mais intensas. Aentalpia da substncia diminui, caracterizando umprocesso exotrmico.

5. Equaes termoqumicas

Nas equaes termoqumicas devem serindicados todos os fatores que influem nasvariaes de entalpia das reaes. Por issodevem ser destacados aspectos como o estado

fsico dos reagentes e dos produtos, oscoeficientes estequiomtricos, as variedadesalotrpicas, a temperatura e a presso, bemcomo o H do processo.

Exemplo:Cgraf+ O2(g) CO2(g) H = -394kJ (a 25C, 1 atm)

Com o intuito de fazer comparaes entreprocessos, foi criado um referencial: a entalpia-padro (H). A entalpia-padro utilizadaquando a variao da entalpia da reao determinada no estado-padro das substncias(forma mais estvel, a 25C, sob presso de 1atm para os gases e na concentrao de 1 mol/Lem solues).

importante considerar que:- O valor de H diretamente proporcional squantidades de reagentes e de produtos queaparecem na equao termoqumica.

- Quando uma reao ocorre no sentido contrrioao indicado na equao qumica, se a reaodireta for exotrmica, a inversa ser endotrmica,e vice-versa.

6. Entalpia das reaes qumicas

6.1. Entalpia de combusto

A entalpia de combusto, Hc, a variaode entalpia na combusto completa de 1 mol deuma substncia no estado-padro.

Reaes de combusto so aquelas em que

uma substncia denominada combustvel, reagecom o gs oxignio (O2). Numa combustocompleta os produtos da reao so somenteCO2 e H2O.

Exemplo:CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l)H = - 212,8kcal/mol

Nessas reaes, H sempre negativo,ou seja, so reaes exotrmicas.

6.2. Entalpia de formao

A entalpia padro de formao, Hf, avariao de entalpia para a formao de umasubstncia composta a partir de seus elementosconstituintes na forma de substncias simples noestado-padro.

Exemplo:

Quando uma substncia simples j seencontra em seu estado-padro, considera-se,por conveno, Hf igual a zero.

Entalpias padro de formao podem sercombinadas para obter a entalpia padro dequalquer reao:


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Exemplo: Considere os dados da tabela abaixo, a25C e 1atm.

SubstnciaEntalpia de formao

(KJ/mol)Amnia (gs) - 46cido clordrico (gs) - 92

Cloreto de amnio(slido)

-314

Calcule a variao de entalpia quando a basereage com o cido para formar o correspondentesal.

6.3. Energia de ligao

A energia de ligao mede o calor necessriopara quebrar 1 mol de uma determinada ligao,supondo as substncias no estado gasoso, a 25e 1 atm.

A quebra de ligaes um processoendotrmico, portanto H positivo.

Exemplo: H2(g) 2H(g) H = + 436KJ

A energia absorvida na quebra de umaligao numericamente igual energia liberadana sua formao.

Exemplo: 2H(g) H2(g) H = - 436KJ

Na ocorrncia de uma reao qumica, hruptura das ligaes dos reagentes e formao deligaes para resultar em produtos. O saldoenergtico entre a energia absorvida na rupturadas ligaes e a energia liberada na formao deligaes determina o H de uma reao.Portanto, a variao de entalpia de uma reaopode ser estimada usando as entalpias de ligaoenvolvidas.

Exemplo: Calcule a H na reao:2HBr(g) + Cl2(g) 2HCl(g) + Br2(g)

conhecendo as seguintes energias de ligao:

Tipo de ligaoEnergia de ligao

(Kcal/mol)H Br 87,4

Cl Cl 57,9H Cl 103,1Br Br 46,1

7. Lei de Hess

A entalpia de muitas reaes qumicas nopode ser determinada experimentalmente. Assim,a entalpia desse tipo de reao pode sercalculada a partir da entalpia de outras reaes,utilizando-se a lei de Hess:

A variao de entalpia para qualquer

processo depende somente da natureza dosreagentes e dos produtos e independe do nmerode etapas do processo ou da maneira como realizada a reao.

De acordo com essa lei, possvel calcular avariao de entalpia de uma reao por meio dasoma algbrica de equaes qumicas de reaesque possuam H conhecidos.

Exemplo: Formao de dixido de carbono.

8. Aspectos estequiomtricos

Clculos estequiomtricos que envolvemenergia relacionam a quantidade de substncia(em massa, em mols, em volume, em nmero demolculas etc.) com a quantidade de calorliberada ou absorvida em uma reao qumica.

Exemplo: A entalpia-padro de combusto doetanol (C2H6O) lquido -1367 kJ/mol e sua

densidade 0,80 g/mL. Qual a energia liberadana queima de 1,0 L de etanol?


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EXERCCIOS

ENEM

1. Equipamentos com dispositivo parajato de

vapor de gua a 120C utilizado na limpezadomstica paraeliminao de caros.

Com base nos dados da tabela, na informao enos conhecimentos sobre termoqumica, pode-seafirmar:a) O calor molar de vaporizao da gua na fase

lquida 44 kJ.b) A energia necessria vaporizao de 1,0molde gua, na fase lquida, suficiente para romperas ligaes oxignio-hidrognio nela existentes.c) A eliminao de caros ocorre medianteprocesso exotrmico.d) Massas iguais de vapor de gua, a 100C e a120C, contm as mesmas quantidades deenergia.e) O valor absoluto do calor molar de vaporizaoda gua lquida igual ao valor absoluto do calormolar de liquefao da gua, nas mesmascondies.

2. Numa sauna a vapor, o calor envolvido nacondensao do vapor dgua , em parte,responsvel pelo aquecimento da superfcie dapele das pessoas que esto em seu interior, deacordo com o diagrama abaixo:

De acordo com as informaes fornecidas, o queocorrer na transformao de 1 mol de guavaporizada em 1 mol de gua lquida?

a) liberao de 44 kJ;b) absoro de 44 kJ;c) liberao de 527,6 kJ;d) absoro de 527,6 kJ;e) nenhuma das respostas anteriores.

3. Considere a reao de fotossntese e a reaode combusto da glicose, representadas a seguir:

6CO2(g) + 6H2O(l) C6H12O6(s) + 6O2(g)C6H12O6(s) + 6O2(g) 6CO2(g) + 6H2O(l)

Sabendo que a energia envolvida na combustode 1mol de glicose de 2,8 . 106 J, ao sintetizar0,5mol de glicose, a planta:a) libera 1,4 . 106 J d) absorve 2,8 . 106 Jb) libera 2,8 . 106 J e) absorve 5,6 . 106 Jc) absorve 1,4 . 106 J

4. A fabricao do diamante pode ser feita

comprimindo grafita a uma temperatura elevadaempregando catalisadores metlicos como tntaloe cobalto. Analisando os dados obtidosexperimentalmente em calormetros:

C(grafite) + O2(g) CO2(g) H = -393,5KJ/molC(diamante) + O2(g) CO2(g) H = -395,6KJ/mol

a) A formao de CO2 sempre endotrmica.b) A converso da forma grafita na formadiamante exotrmica.c) A forma alotrpica estvel do carbono nascondies da experincia a grafita.

d) A variao de entalpia da transformao docarbono grafita em carbono diamante nascondies da experincia H = -2,1KJ/mol.e) A forma alotrpica grafita o agente oxidante eo diamante o agente redutor das reaes decombusto.

5. O perxido de hidrognio (H2O2) umcomposto de uso comum devido a suaspropriedades alvejantes e antisspticas. Essecomposto, cuja soluo aquosa e conhecida nocomercio como gua oxigenada, e preparadopor um processo cuja equao global :

Considere os valores de entalpias fornecidos paraas seguintes reaes:

O valor da entalpia padro de formao doperxido de hidrognio lquido e:a) - 474 kJ mol-1 c) - 188 kJ mol-1b) - 376 kJ mol-1 d) + 188 kJ mol-1

6. O carbeto de tungstnio, WC, umasubstncia muito dura e, por esta razo,


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utilizada na fabricao de vrios tipos deferramentas. A variao de entalpia da reao deformao do carbeto de tungstnio a partir doselementos Cgrafite e W(s) difcil de ser medidadiretamente, pois a reao ocorre a 1.400C. Noentanto, pode-se medir com facilidade os caloresde combusto dos elementos Cgrafite, W(s) e docarbeto de tungstnio, WC

(s):

2W(s) + 3O2(g) 2WO3(s) H = 1.680,6 kJCgrafite + O2(g) CO2(g) H = 393,5 kJ2WC(s)+5O2(g)2CO2(g)+2WO3(s)H =2.391,6 kJ

Pode-se, ento, calcular o valor da entalpia dareao abaixo e concluir se a mesma endotrmica ou exotrmica:

W(s) + Cgrafite WC(s) H = ?

A qual alternativa correspondem o valor de H e

o tipo de reao?

7. O fosgnio (COCl2) ou diclorometanona umgs txico que foi utilizado na Primeira GuerraMundial como arma qumica do tipo sufocante.Utilizando os dados a seguir, calcule o H deformao do gs fosgnio, em kJ/mol, e assinalea alternativa CORRETA.

a) -1004 c) 409 e) +1891b) +1004 d) - 1891

8. Com base nos dados da tabela,

pode-se estimar que o H da reaorepresentada por H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl (g), dadoem kJ por mol de HCl(g), igual a:a)92,5 c)247 e) +92,5b)185 d) +185

9. Uma das etapas envolvidas na produo dolcool combustvel a fermentao.A equao que apresenta esta transformao :

enzima

C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2Conhecendo-se os calores de formao daglicose, do gs carbnico e do lcool,

respectivamente,

302,

94 e

66 kcal/mol, pode-se afirmar que a fermentao ocorre com:a) liberao de 18 kcal/mol;b) absoro de 18 kcal/mol;c) liberao de 142 kcal/mol;d) absoro de 142 kcal/mol;e) variao energtica nula

10. Como possvel notar atravs de uma anlisedo grfico, o cristal de KCl tem energia mais baixado que os tomos isolados de potssio, K (g) ecloro, Cl(g), e mesmo em relao s substnciassimples, gs cloro, Cl2(g) e potssio metlico, K(s).

Observando os valores das variaes de entalpiade cada etapa do ciclo, H, marque a opo queapresenta o valor CORRETO para o Hcorrespondente formao do KCl(s).

a) -717 kJ mol-1 d) +280 kJ mol-1b) -349 kJ mol-1 e) -177 kJ mol-1c) -437 kJ mol-1

11. Muitos especialistas em energia acreditamque os alcois vo crescer em importncia em umfuturo prximo. Realmente, alcois como metanole etanol tm encontrado alguns nichos para usodomstico como combustvel h muitas dcadas

e, recentemente, vm obtendo uma aceitaocada vez maior como aditivos, ou mesmo comosubstitutos para gasolina em veculos. Algumas


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das propriedades fsicas desses combustveis somostradas no quadro seguinte.

Dados : Massa molares em g/mol: H = 1,0; C =12,0; O = 16,0.Considere que, em pequenos volumes, o custo deproduo de ambos os alcois seja o mesmo.Dessa forma, do ponto de vista econmico, mais vantajoso utilizar:a) metanol, pois sua combusto completa forneceaproximadamente 22,7 kJ de energia por litro decombustvel queimado.

b) etanol, pois sua combusto completa forneceaproximadamente 29,7 kJ de energia por litro decombustvel queimado.c) metanol, pois sua combusto completa forneceaproximadamente 17,9 MJ de energia por litro decombustvel queimado.d) etanol, pois sua combusto completa forneceaproximadamente 23,5 MJ de energia por litro decombustvel queimado.e) etanol, pois sua combusto completa forneceaproximadamente 33,7 MJ de energia por litro decombustvel queimado.

12. O processo de aquecimento baseado emenergia solar consiste na utilizao de um produtodenominado sal de Glauber, representado porNa2SO4 . 10H2O, que se transforma segundo asequaes abaixo:

Considere, na equao relativa noite, que ocalor liberado seja de 20 kcal/mol de Na2SO4 .10H2O, para um rendimento hipottico de 100%

da reao.Para aquecer uma casa cujo consumo de10.000 kcal durante uma noite, a massa de sal deGlauber que dever ser utilizada, em kg,corresponde a:a) 161 b) 101 c) 71 d) 51

13. Uma soluo de cido clordrico pode serneutralizada utilizando-se hidrxido de sdio. Apartir da tabela de H de formao, calcule avariao de entalpia dessa reao deneutralizao.

14. (PISM II) A equao qumica a seguirrepresenta a formao de enxofre a partir degases vulcnicos.

a) Escreva a equao qumica balanceada querepresenta a reao entre o SO2 e a gua bemcomo o nome da substncia formada.

b) Sabendo-se que o Hformao das espciesenvolvidas nessa reao so -296,8 kJ/mol para oSO2(g), -20,60 kJ/mol para o H2S(g), -285,8 kJ/molpara H2O(l) e 0,00 kJ/mol para o S(s), calcule ovalordo H da reao de formao do enxofre a25C.

c) Com o valor de H obtido anteriormente,classifique a reao como endotrmica ouexotrmica. Justifique.

15. Por energia de ligao entende-se avariao de entalpia (H) necessria paraquebrar 1mol de uma dada ligao. Esseprocesso sempre endotrmico (H > 0). Assim,no processo representado pela equaoCH4(g) C(g) + 4H(g), H = 1663 KJ/mol, soquebrados 4 mol de ligaes C --- H, sendo aenergia de ligao, portanto 416KJ/mol. Sabendoque no processo C2H6(g) 2C(g) + 6H(g), H =2826 KJ/mol, so quebradas ligaes C --- C eC --- H, qual o valor da energia de ligaoC --- C? Indique os clculos.

16. (UERJ) O metanal um poluente atmosfricoproveniente da queima de combustveis e deatividades industriais. No ar, esse poluente oxidado pelo oxignio molecular formando cidometanico, um poluente secundrio. Na tabelaabaixo, so apresentadas as energias dasligaes envolvidas nesse processo de oxidao.


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Em relao ao metanal, determine a variao deentalpia correspondente sua oxidao, emkJ.mol-1.

17. (UFRJ) De acordo com a CoordenadoriaMunicipal de Agricultura, o consumo mdiocarioca de coco verde de 8 milhes de frutospor ano, mas a produo do Rio de Janeiro deapenas 2 milhes de frutos.

Dentre as vrias qualidades nutricionais da gua-de-coco, destaca-se ser ela um isotnico natural.A tabela acima apresenta resultados mdios deinformaes nutricionais de uma bebida isotnicacomercial e da gua-de-coco.a) Uma funo importante das bebidas isotnicas a reposio de potssio aps atividades fsicasde longa durao; a quantidade de gua de umcoco verde (300 mL) repe o potssio perdido emduas horas de corrida.Calcule o volume, em litros, de isotnicocomercial necessrio para repor o potssioperdido em 2 h de corrida.

b) A tabela a seguir apresenta o consumoenergtico mdio (em kcal/min) de diferentesatividades fsicas.

Calcule o volume em litros de gua-de-coconecessrio para repor a energia gasta aps 17minutos de natao.

18. Considere uma gasolina constituda apenasde etanol e de n-octano, com fraes molares

iguais. As entalpias de combusto do etanol e don-octano so 1368 e 5471 kJ/mol,respectivamente. A densidade dessa gasolina

0,72 g/cm3 e a sua massa molar aparente, 80,1g/mol.a) Escreva a equao qumica que representa acombusto de um dos componentes dessagasolina.

b) Qual a energia liberada na combusto de 1,0mol dessa gasolina?

c) Qual a energia liberada na combusto de 1,0litro dessa gasolina?

19. (Unicamp) Agora sou eu que vou medeliciar com um chocolate diz Nan. E continua:

Voc sabia que uma barra de chocolatecontm 7% de protenas, 59% de carboidratos e27% de lipdios e que a energia de combustodas protenas e dos carboidratos de 17 kJ/g edos lipdios 38 kJ/g aproximadamente?a) Se essa barra de chocolate tem 50 g, quanto

de energia ela me fornecer?b) Se considerarmos o calor especfico do corpohumano como 4,5 J g1 K1, qual ser a variaode temperatura do meu corpo se toda estaenergia for utilizada para o aquecimento? O meupeso, isto , a minha massa, 60 kg. Admitaque no haja dissipao do calor para oambiente.

20. (Fuvest-SP) Experimentalmente se observaque, quando se dissolve etanol na gua, haumento de temperatura da mistura. Com base

nesse fato, confirme ou negue a seguinteafirmao: "A dissoluo de etanol em gua umprocesso endotrmico".

21.(Fuvest)Benzeno pode ser obtido a partir de hexano por reforma cataltica.Considere as reaes da combusto:

H2(g) + 1/2 O2(g)H2O(l) Calor liberado = 286kJ/mol de combustvel

C6H6(l) + 15/2 02(g)6CO2(g) + 3H2O(l)Calor liberado = 3268kJ/mol de combustvel

C6H14(l) + 19/2 02(g)6CO2(g) + 7H2O(l)Calor liberado = 4163kJ/mol de combustvelPodemos ento afirmar que na formao de1mol de benzeno, a partir do hexano, h:a) liberao de 249 kJ.b) absoro de 249 kJ.c) liberao de 609 kJ.d) absoro de 609 kJ.e) liberao de 895 kJ.

22. (Unirio-RJ) Os soldados em campanha

aquecem suas refeies pronta, contidasdentro de uma bolsa plstica com gua. Dentrodessa bolsa existe o metal magnsio, que se


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combina com a gua e forma hidrxido demagnsio. A equao no-balanceada :

Mg(s) + H2O(l) ----> Mg(OH)2 + H2(g)

As entalpias de formao a 25C e 1atm so:HH2O(l) = - 268,0 kJ/molH

Mg(OH)2 (aq)= - 925,0 kJ/mol

A variao de entalpia desta reao, em kJ/mol,:a) 1496,1 c) 352,9 e) +1496,1b) 638,7 d) +352,923. (Fuvest) O monxido de nitrognio (NO) podeser produzido diretamente a partir de dois gasesque so os principais constituintes do aratmosfrico, por meio da reao representada por

O NO pode ser oxidado, formando o dixido denitrognio (NO2), um poluente atmosfricoproduzido nos motores a exploso:

Tal poluente pode ser decomposto nos gases N2e O2:

Essa ltima transformaoa) libera quantidade de energia maior do que 114kJ.b) libera quantidade de energia menor do que 114kJ.

c) absorve quantidade de energia maior do que114 kJ.d) absorve quantidade de energia menor do que114 kJ.e) ocorre sem que haja liberao ou absoro deenergia.

24. (Fuvest) O besouro bombardeiro espantaseus predadores, expelindo uma soluo quente.Quando ameaado, em seu organismo ocorre amistura de solues aquosas de hidroquinona,perxido de hidrognio e enzimas, que promovemuma reao exotrmica, representada por:

O calor envolvido nessa transformao pode sercalculado, considerando-se os processos:

Assim sendo, o calor envolvido na reao queocorre no organismo do besouro a) -558 kJ.mol-1 d) +558 kJ.mol-1

b) -204 kJ.mol-1 e) +585 kJ.mol-1c) +177 kJ.mol-1

25. (FGV) Considere os seguintes processosenvolvidos na dissoluo de sulfato de potssioem gua:I. Ruptura, pelo menos parcial, das ligaesinicas do sulfato de potssio slido.II. Ruptura, pelo menos parcial, das ligaes dehidrognio na gua lquida.III. Formao das interaes entre os onsprovenientes do sulfato de potssio aquoso e asmolculas polares da gua (solvatao). correto afirmar que esses processos so,respectivamente,(A) endotrmico endotrmico e exotrmico.(B) endotrmico, exotrmico e endotrmico.(C) exotrmico, endotrmico e endotrmico.(D) endotrmico, endotrmico e endotrmico.(E) exotrmico, exotrmico e endotrmico.

26. (Mackenzie) O gs propano um dosintegrantes do GLP (gs liquefeito de petrleo) e,desta forma, um gs altamente inflamvel.Abaixo est representada a equao qumicaNO BALANCEADA de combusto completa dogs propano.

Na tabela, so fornecidos os valores das energiasde ligao, todos nas mesmas condies depresso e temperatura da combusto.

Assim, a variao de entalpia da reao decombusto de um mol de gs propanoser igual aa) 1670 kJ. d) 4160 kJ.b) 6490 kJ. e) + 4160 kJ.c) + 1670 kJ.

27. (Mackenzie) A hidrazina, cuja frmulaqumica N2H4, um composto qumico compropriedades similares amnia, usado entreoutras aplicaes como combustvel parafoguetes e propelente para satlites artificiais.Em determinadas condies de temperatura epresso, so dadas as equaes termoqumicasabaixo.I. N

2(g)+ 2 H

2(g) N

2H

4(g) H = + 95,0 kJ/mol

II. H2(g) + O2(g) H2O(g) H = 242,0 kJ/mol


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A variao da entalpia e a classificao para oprocesso de combusto da hidrazina, nascondies de temperatura e presso, de acordocom a equaoN2H4(g) + O2(g) N2(g) + 2 H2O(g),respectivamente,a) 579 kJ/mol; processo exotrmico.b) + 389 kJ/mol; processo endotrmico.c) 389 kJ/mol; processo exotrmico.d) 147 kJ/mol; processo exotrmico.e) + 147 kJ/mol; processo endotrmico.

28. (PUC_Campinas) Considere as equaestermoqumicas referentes queima de carbono:

Para obter a mesma quantidade de energia

liberada na queima de 1 mol de carbono naequao I, deve-se queimar, conforme a reaoII, uma massa de carbono correspondente a,aproximadamente,(A) 55 g (D) 17 g(B) 43 g (E) 12 g(C) 21 g

Gabarito

1. d 7. a2. a 8. a

3. c 9. a4. c 10. c5. a 11. d6. c 12. a

13. -57,31KJ/mol14. a) SO2 + H2O H2SO3

cido sulforosob) -233,6KJ/molc) Exotrmica

15. + 330KJ/mol16. -157KJ/mol17. a) 6L

b) 0,25L18. a) C8H18(l) + 25O2(g) 8CO2(g) + 9H2O(g)

Ou

C2H5OH(l) + 3O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(g)

b) -3419,5KJ/molc) 3,07 . 104 KJ

19. a) 1074,0kJb) 4C ou 4K

20. A afirmao incorreta. A dissoluo do

etanol um processo exotrmico.21. b 25. a22. c 26. a23. b 27. a24. b 28. b

BIBLIOGRAFIA

- USBERCO, J.; SALVADOR, E.: Qumica. 5edio. So Paulo: Saraiva, 2002. Volume nico.

- ATKINS, P.; JONES, L.: Princpios de Qumica:Questionando a vida moderna e o meio ambiente.2 edio. Porto Alegre: Bookman, 2001.

- NBREGA, O.S.; SILVA, E.R.; SILVA, R.H.:Qumica. 1 edio. So Paulo: Editora tica,2008. Volume nico.

- FELTRE, R.: Fundamentos da Qumica. 2edio. So Paulo: Moderna, 1996. Volume nico.

- MORTIMER, E.F.; MACHADO, A.H.: Qumica.1 edio. So Paulo: Editora Scipione, 2008.

Volume nico.- PERUZZO, F.M.; CANTO, F.M.: Qumica: naabordagem do cotidiano. 4 edio. So Paulo:Moderna, 2010. Volume 2.

- LISBOA, J.C.F.: Qumica. 1 edio. So Paulo:Edies SM, 2010. Volume 2.

- http://tomdaquimica.zip.net/arch2010-1226_2011-01-01.html


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2. CINTICA QUMICA

Toda reao qumica necessita de certotempo para se completar. Algumas reaes soextremamente rpidas, como por exemplo, aneutralizao entre um cido e uma base emsoluo aquosa. Existem, por outro lado, reaesextremamente lentas.

Reao entre soluo aquosa de nitrato de chumbo IIIe iodeto de potssio (quase instantnea), e formao

de ferrugem em ferro (reao lenta).

A velocidade com que ocorrem asreaes depende de uma srie de fatores, como

estado fsico dos reagentes, temperatura,concentrao dos reagentes, presena decatalisador ou inibidor, superfcie de contato (nocaso de reagentes slidos) e a presso dosistema, no caso de haver reagentes no estadogasoso.

O estudo da cintica inclui acompreenso dos modelos que explicam asreaes qumicas, bem como os fatores quenelas interferem.

1. Teoria da coliso

Para as reaes qumicas ocorrerem necessrio haver aproximao e contato entre aspartculas reagentes. Essa a idia bsica dateoria das colises.

Sabemos que as partculas de umasubstncia qumica possuem energia prpria quefaz com que elas fiquem em movimento. Talmovimento d origem a colises, e a partir dessascolises pode ocorrer uma reao qumica.

Para que haja uma reao necessrioque a coliso ocorra com uma energia capaz deprovocar um rearranjo de tomos dos reagentes,formando novas ligaes. Alm do fator energia

os choques devem ocorrer segundo umaorientao favorvel.

A rapidez de uma reao depende dafreqncia das colises e da frao dessascolises que so efetivas, ou seja, colises comenergia suficiente e orientao favorvel.

No instante em que ocorre o choqueefetivo forma-se uma estrutura que recebe o

nome de complexo ativado e que pode serdefinido como um estgio intermedirio em quetodas as partculas dos reagentes estoagregadas. A energia mnima necessria paraformar o complexo ativado chamada de energiade ativao (Ea).

A energia de ativao funciona como umabarreira a ser vencida pelos reagentes para quea reao ocorra. Assim, quanto maior for essaenergia de ativao, mais lenta ser a reao evice-versa.

http://www.colegioweb.com.br/quimica/analise-grafica-da-energia-de-ativacao.html

2. Rapidez das reaes qumicas

Rapidez ou velocidade de uma reao

uma grandeza que indica como as quantidadesde regente ou produto dessa reao variam como passar do tempo. expressa pela variao daconcentrao, da quantidade de matria, dapresso, da massa ou do volume, por unidade detempo.

A unidade associada velocidade dareao depende da propriedade do sistema e daunidade de tempo consideradas.

A rapidez da reao diminui com o tempo,ou seja, medida que os reagentes soconsumidos, a reao torna-se mais lenta. Uma


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das razes para isso que medida que aquantidade de reagentes diminui o nmero decolises efetivas tambm diminui.

3. Fatores que influem na velocidade dasreaes

3.1. Superfcie de contato

No caso de reaes em que participamsubstncias em diferentes fases, verifica-se que arapidez da reao depende da superfcie decontato entre essas fases. Assim, quanto maisfragmentado for esse reagente, maior ser onmero de choques, e maior ser a velocidade dareao.

3.2. Temperatura

Quando a temperatura de um sistema em

reao aumenta, a energia cintica mdia daspartculas aumenta o que faz com que tanto afreqncia de colises como a energia envolvidaem cada coliso aumentem. Consequentemente,a quantidade de colises efetivas aumenta,provocando aumento da rapidez da reao.

3.3. Concentrao

Aumentando a concentrao dos reagentesiremos aproximar suas molculas, aumentar afreqncia dos choques efetivos e,consequentemente, aumentar a velocidade da

reao.3.4. Catalisadores

Os catalisadores so substncias queaceleram uma reao sem serem consumidas, ouseja, so regenerados no final do processo.Aumentam a velocidade de uma reao, poisabaixam a energia de ativao.

http://w3.ufsm.br/juca/activate.htm

3.5. Presso

Um aumento da presso favoreceprincipalmente as reaes entre gases,aproximando as molculas, aumentando afreqncia dos choques entre as molculas e,portanto, aumentando a velocidade das reaes.

3.6. Luz

A luz uma forma de energia e podeinterferir na velocidade de algumas reaesqumicas. Ao atingir os reagentes, ela transferepara eles parte sua energia. Dessa forma, comoas partculas reagentes possuem energia maior,areao ocorre com maior rapidez.

4. Lei cintica

A maneira pela qual a concentrao dosreagentes interfere na rapidez de uma reaodeve ser determinada experimentalmente, poiscada reao tem sua rapidez alterada de maneiradiferente.

De forma geral, para uma dada reaoqumica:

aA + bB + cC + ...xX + yY + zZ + ...

a velocidade expressa pela frmula:

v= k[A]a[B]b[C]c...

onde k a constante de velocidade da reao.Essa frmula chamada Lei da Velocidade dareao.

Para uma reao que ocorre em duas oumais etapas, a velocidade da reao global igual velocidade da etapa mais lenta. Portanto,para escrever a lei de velocidade global,consultamos a etapa lenta e no a equaoglobal.

EXERCCIOS

1. O grfico mostrado abaixo foi construdo comdados obtidos no estudo de decomposio do ontiossulfato (S2O3

2), a temperatura constante emmeio cido variando a concentrao molar do on(diluio em gua). A reao ocorre com maior emenor velocidade mdia respectivamente nostrechos:

a) II e IIIb) I e IVc) II e IVd) III e IV

2. Um dos componentes presentes numdeterminado xarope no apresenta mais efeitoteraputico quando a sua concentrao igual ouinferior a 0,25mol/L. Esse medicamento vendidocomo uma soluo, cuja concentrao dessecomponente igual a 1,00mol/L. Sabendo-se que


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a velocidade de decomposio do medicamento de 0,5 mol/L por ano, qual a validade domedicamento?a) 3 anosb) 2 anosc) 18 mesesd) 12 mesese)15 meses

3. Um qumico realizou um experimento paraestudar a velocidade de dissoluo (solubilizaoem funo do tempo) de comprimidosefervescentes em relao ao estado docomprimido e temperatura da gua. Utilizandosempre a mesma quantidade de gua, registrouos tempos aproximados (em segundos) dedissoluo, e os resultados esto representadosno grfico abaixo.

Com base no grfico so feitas as seguintesafirmaes:I. Para o comprimido amassado, a velocidade dedissoluo maior.

II. A velocidade de dissoluo do comprimidodiminui conforme aumenta a temperatura.III. A quantidade de comprimidos nosexperimentos no influencia a velocidade de suadissoluo.IV. A uma temperatura de 40C, um comprimidointeiro demoraria cerca de 19s para se dissolver.V. Com o aumento da temperatura, a aceleraoda dissoluo maior para o comprimidoamassado.So corretas apenas as afirmaesa) I, III e IV.b) II, IV e V.c) I, II e III.d) I, IV e V.e) II, III e IV.

4. Quando a manteiga exposta ao ar temperatura ambiente, ocorre uma mudana noseu sabor e odor, dando origem manteigaranosa. A substncia qumica responsvel pelorano na manteiga o cido butrico oubutanoico. Esse cido formado pela reao dehidrlise dos glicerdeos (steres) presentes namanteiga. Considerando a total formao damanteiga ranosa, CORRETO afirmar que:a) a temperatura no afeta a velocidade dehidrlise dos glicerdeos presentes na manteiga.

b) armazenar a manteiga na geladeira diminui avelocidade da reao de hidrlise dos glicerdeos.c) a diminuio do pH da manteiga evita aformao do cido butanoico.d) a adio de um catalisador acarreta o aumentoda quantidade final obtida de cido butanoico.e) ao se dividir a manteiga em quatro pedaos,diminui-se a velocidade de formao do cidobutanoico.

5. Ao abastecer um automvel com gasolina, possvel sentir o odor do combustvel a certadistncia da bomba. Isso significa que, no ar,existem molculas dos componentes da gasolina,que so percebidas pelo olfato. Mesmo havendo,no ar, molculas de combustvel e de oxignio,no h combusto nesse caso. Trs explicaesdiferentes foram propostas para isso:

I. As molculas dos componentes da gasolina e

as do oxignio esto em equilbrio qumico e, porisso, no reagem.II. temperatura ambiente, as molculas doscomponentes da gasolina e as do oxignio notm energia suficiente para iniciar a combusto.III. As molculas dos componentes da gasolina eas do oxignio encontram-se to separadas queno h coliso entre elas.Dentre as explicaes, est correto apenas o quese prope ema) I.b) II.c) III.

d) I e II.e) II e III.

6. Analise as curvas mostradas a seguir. Nelas,encontram-se descritos graficamente algunspadres idealizados de variao da entalpia nodecorrer de reaes qumicas, abrangendo quatrodiferentes possibilidades. Escolha a alternativa naqual se encontra enunciada uma previso corretapara a velocidade de reao e a energia liberadaesperadas tendo em vista os valores registradosna curva descrita.

a) Curva I: traduz uma maior velocidade dereao associada a uma menor energia liberadab) Curva II: traduz uma maior velocidade dereao associada a uma maior energia liberadac) Curva III: traduz uma menor velocidade dereao associada a uma maior energia liberadad) Curva IV: traduz uma menor velocidade dereao associada a uma menor energia liberada

7. A gua oxigenada uma substncia oxidanteque, em meio cido, permite a obteno de iodo,


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a partir de iodetos existentes nas guas-mesdas salinas, como mostra a reao escrita abaixo:

H2O2 + 2H3O+ + 2l- 4H2O + l2

Quando se faz um estudo cintico dessa reaoem soluo aquosa e se examina,separadamente, a influncia da concentrao decada reagente, na velocidade da reao (v),

obtm-se os grficos seguintes:

A expresso da lei de velocidade da reao :a) v = k . [H2O2] . [I

]b) v = k . [H3O+]c) v = k . [H2O2] . [H3O

+]d) v = k . [H3O

+] . [I]

8. O NO2 proveniente dos escapamentos dosveculos automotores tambm responsvel peladestruio da camada de oznio. As reaes quepodem ocorrer no ar poludo pelo NO2, com ooznio, esto representadas pelas equaesqumicas I e II, e pela equao qumica global III.

Com base nessas informaes e nosconhecimentos sobre cintica qumica, pode-se

afirmar:a) A expresso de velocidade para a equaoqumica global III representada por V =k[NO2][O3].b) A adio de catalisador s etapas I e II noaltera a velocidade da reao III.c) Duplicando-se a concentrao molar de NO2(g)a velocidade da reao quadruplica.d) A velocidade das reaes qumicasexotrmicas aumenta com a elevao datemperatura.e) A equao qumica III representa uma reaoelementar.

9. (PISM III) O pentxido de dinitrognio (N2O5) um slido cristalino incolor que sublima numatemperatura prxima ambiente, tambmconhecido por anidrido ntrico. Pode serdecomposto em oxignio molecular e em dixidode nitrognio. O grfico abaixo descreve osresultados de um experimento, realizado em umrecipiente fechado, sobre a velocidade dedecomposio do N2O5(g), em presena decatalisador.

Em relao a esse experimento, pede-se:a) Correlacione as curvas I e II descritas nogrfico com os produtos formados.b) A equao balanceada para a decomposiodo N2O5.

c) Calcule a velocidade da reao no intervalo de1h a 2h.

10. (UERJ) A irradiao de microondas vemsendo utilizada como fonte de energia paradeterminadas reaes qumicas, em substituio chama de gs convencional. Em um laboratrio,foram realizados dois experimentos envolvendo areao de oxidao do metilbenzeno com KMnO4em excesso. A fonte de energia de cada um, noentanto, era distinta: irradiao de micro-ondas echama de gs convencional.

Observe, no grfico abaixo, a variao daconcentrao de metilbenzeno ao longo do tempopara os experimentos:

Observe, agora, a equao qumica que

representa esses experimentos:

Para o experimento que proporcionou a maiortaxa de reao qumica, determine a velocidademdia de formao de produto, nos quatrominutos iniciais, em g.L-1.min-1.Em seguida, calcule o rendimento da reao.

11. A figura a seguir apresenta projees,

resultantes de simulaes computacionais, daconcentrao de dixido de carbono, em ppm, naatmosfera terrestre at o ano de 2200.


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As projees dependem do aumento anual davelocidade de emisso de dixido de carbono.

a) Determine a velocidade mdia de emisso dodixido de carbono entre os anos de 2020 e 2050para o pior cenrio de emisso apresentado nogrfico.

b) Sabe-se que a massa total de ar na atmosfera

de 5 x 1021 g. Calcule a quantidade (em kg) dedixido de carbono que estaria presente naatmosfera terrestre no ano de 2060 usando aprojeo em que a velocidade de emisso constante.

12.(UFJF) Uma forma de se alterar a velocidadede reaes qumicas adicionar uma substncia,denominada de catalisador, que praticamente nosofre alterao ao final do processo reacional. Avelocidade de decomposio do acetaldedo podeser modificada pela adio de iodo gasoso (I2) ao

sistema. Essa reao ocorre em duas etapas queesto representadas abaixo. Para esse processo,responda s questes a seguir.

a) Escreva a reao global de decomposio doacetaldedo.

b) Escreva a expresso para a lei de velocidadeda primeira etapa do processo de decomposiodo acetaldedo.

c)Se, no incio, a concentrao de acetaldedo foide 3,0 x 10-2 mol.L-1 e, ao atingir o equilbrio, aconcentrao do mesmo de 1,0 x 10-2 mol.L-1,calcule o tempo necessrio para a reao atingiro equilbrio, considerando que a velocidade daprimeira etapa igual a 0,50 mol.L-1.min-1.

13. (Fuvest) Um estudante desejava estudar,experimentalmente, o efeito da temperatura sobrea velocidade de uma transformao qumica.Essa transformao pode ser representada por:

Aps uma srie de quatro experimentos, oestudante representou os dados obtidos em umatabela:

Que modificao deveria ser feita noprocedimento para obter resultados experimentaismais adequados ao objetivo proposto?a) Manter as amostras mesma temperatura emtodos os experimentos.b) Manter iguais os tempos necessrios paracompletar as transformaes.

c) Usar a mesma massa de catalisador em todosos experimentos.d) Aumentar a concentrao dos reagentes A e B.e) Diminuir a concentrao do reagente B.

14. (PUC-PR) Compostos naturais so muitoutilizados na denominada Medicina Naturalista.Povos indgenas amaznicos h muito fazem usoda casca da Quina (Coutarea hexandra) paraextrair quinina, princpio ativo no tratamento damalria. Antigos relatos chineses tambm fazemmeno a uma substncia, a artemisina,encontrada no arbusto Losna (Artemisia

absinthium), que tambm est relacionada aotratamento da malria.Em estudos sobre a cintica de degradao daquinina por cido, foram verificadas as seguintesvelocidades em unidades arbitrrias:

A partir desses dados, pode-se concluir que a leide velocidade assume a formaA) V= k[quinina]2B) V= k[quinina]2 / [cido]C) V= k2 [quinina]2

D) V= k[quinina] [cido]2

E) V= k[cido]2 / [quinina]

15. (PUC-RJ) Os anticidos efervescentescontm em sua formulao o cido ctrico(H3C6H5O7) e o bicarbonato de sdio (NaHCO3),os quais, medida que o comprimido se dissolveem gua, reagem entre si segundo a equao:


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A liberao de gs carbnico explica aefervescncia (evoluo de CO2) observadaquando se dissolve um destes anticidos.Com base nessas informaes, CORRETOafirmar que:(A) a efervescncia ser mais intensa se houverpedras de gelo na gua.(B) um comprimido triturado de anticido sedissolver mais lentamente do que umcomprimido inteiro.(C) a efervescncia ser menos intensa se agua estiver quente.(D) a temperatura tem papel essencial navelocidade de dissoluo do comprimido.(E) os componentes do anticido no estado slidoreagem mais rapidamente do que em soluoaquosa.

Gabarito

1. b 5. b2. c 6. b3. d 7. a4. b 8. a

9. a) Curva 1: O2Curva 2: NO2

b) N2O5(g) O2(g) + 2NO2(g)c) 0,2 mol/L.h10. vm = 24,4g.L

-1.min-1

Rendimento: 40%11. a) vm = 10ppm/ano

b) 2 . 1015 Kg12. a) CH3CHO CH4 + CO

b) v = k[CH3CHO] . [I2]c) 2,40 segundos

13. c14. d15. d

BIBLIOGRAFIA

- USBERCO, J.; SALVADOR, E.: Qumica. 5edio. So Paulo: Saraiva, 2002. Volume nico.

- FELTRE, R.: Fundamentos da Qumica. 2edio. So Paulo: Moderna, 1996. Volume nico.

- NBREGA, O.S.; SILVA, E.R.; SILVA, R.H.:Qumica. 1 edio. So Paulo: Editora tica,2008. Volume nico.

- PERUZZO, F.M.; CANTO, F.M.: Qumica: naabordagem do cotidiano. 4 edio. So Paulo:Moderna, 2010. Volume 2.

- LISBOA, J.C.F.: Qumica. 1 edio. So Paulo:

Edies SM, 2010. Volume 2.

- http://www.infoescola.com/quimica/teoria-do-complexo-ativado/

3. EQUILBRIO QUMICO

As observaes nas quais esse captuloest baseado so as de que algumas reaesparecem prosseguir at se completar, mas outrasaparentam parar mais cedo.

1. A reversibilidade das reaes

Da mesma forma que as mudanas defase, as reaes qumicas tendem a um equilbriono qual a reao direta e a inversa ainda estoocorrendo, mas na mesma velocidade.

Considerando o equilbrio:

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

A velocidade da reao diretaN2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) dada por:

v1 = k1[N2][H2]3

Essa velocidade mxima no incio da reao, edepois diminui com o tempo, pois N2 e H2 vosendo consumidos.

A velocidade da reao inversa2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) dada por:

v2= k2[NH3]2

Essa velocidade nula no incio da reao,edepois aumenta com o tempo, proporo queNH3 vai sendo formado.

Aps certo tempo as duas velocidades seigualam e dizemos que foi atingido o equilbrioqumico.


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http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=767

2. Constante de equilbrio

No equilbrio temos v1 = v2. No caso dareao de formao da amnia:

k1[N2][H2]3 = k2[NH3]

2

Kc chamado constante de equilbrio emtermos de concentraes molares. A constante o valor que relaciona as concentraes dosprodutos e dos reagentes no momento em queocorre o equilbrio.

Generalizando:aA + bB + ...cC+ dD + ...

Quando Kc > 1 a concentrao dosprodutos maior que a dos reagentes, ou seja, areao direta prevalece sobre a inversa. E quantomaior for esse Kc, maior ser a extenso daocorrncia da reao direta.

Quando Kc < 1 a concentrao dosreagentes maior que a dos produtos, ou seja, areao inversa prevalece sobre a direta. E quantomenor for esse Kc, maior ser a extenso daocorrncia da reao inversa.

Para sistemas gasosos em equilbrio

qumico, podemos trabalhar com a constante deequilbrio em termos de presses parciais (Kp):

Pode-se inclusive demonstrar que existe arelao:

Kp = Kc(RT)n

Onde R = constante universal dos gasesT = temperatura (dada em Kelvin)n = (nmero total de molculas produzidas)

(nmero total de molculas reagentes).

Exemplo:

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

n = 2 (1 + 3) = -2, portanto Kp = Kc(RT)-2

3. Grau de equilbrio

Indica a relao entre o nmero de mols de

molculas que reagem at atingir o equilbrio e onmero de mols inicial da mesma substncia.

Exemplo:Consideramos a reao x y + z, em que, noincio, encontramos 2,00 mols de x e no equilbrioso encontrados 0,80 mols de x sem reagir.Conclumos, ento, que reagiram 2,00 0,80 =1,20 mols de x. O grau de equilbrio fica:

Quanto maior for o grau de equilbrio,mais ter caminhado a reao at chegar aoequilbrio, ou seja, maior o rendimento da reao.

4. Deslocamento do equilbrio

A perturbao do equilbrio toda e qualqueralterao da velocidade da reao direta ou dainversa, provocando modificaes nas

concentraes das substncias e levando osistema a um novo estado de equilbrio, ou sejaprovoca deslocamento do equilbrio.

O princpio geral que trata dos deslocamentosdos estados de equilbrio chamado Princpio deLe Chatelier, cujo enunciado diz:

Quando uma perturbao exterior aplicada aum sistema em equilbrio ele tende a si reajustarpara minimizar os efeitos desta perturbao.

A seguir vamos analisar a influncia de cadaum dos fatores que podem afetar o equilbrio.

4.1. Concentrao

Adicionar ou retirar uma substncia presenteem um sistema em equilbrio significa alterar suaconcentrao, o que altera o estado de equilbriode um sistema.

A adio de uma substncia desloca oequilbrio no sentido que ir consumi-la. Podemosdizer ento, que o equilbrio deslocado para olado oposto ao da substncia adicionada.

A retirada de uma substncia desloca oequilbrio no sentido que ir restitu-la. Isto , para

o mesmo lado da substncia que foi retirada.

Exemplo: Considere o equilbrio


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Preveja o efeito sobre o equilbrio quando h (a)adio de N2 e (b) remoo de NH3.

Soluo: (a) A adio de N2 faz a reao sedeslocar na direo que minimiza o aumento deN2. Portanto a reao desloca-se para a formao

dos reagentes.(b) Quando o NH3 removido do sistema, areao desloca-se para minimizar essa perda. Areao tende a favorecer a produo de O2 eNH3.

4.2. Presso

Quando aumentamos a presso sobre umsistema em equilbrio, temperatura constante,ele se desloca no sentido em que h reduo donmero de molculas em fase gasosa (menorvolume).

Uma diminuio de presso desloca oequilbrio no sentido em que h aumento donmero de molculas em fase gasosa (maiorvolume).

Exemplo: Preveja o efeito da compresso sobre oequilbrio na reao

Soluo: Na reao inversa duas molculas deNO2 se combinam para formar uma molcula deN2O4. Ento a compresso favorece a produode N2O4.

4.3. Temperatura

Alm de provocar deslocamento do equilbrio,a temperatura o nico fator que altera aconstante de equilbrio.

Quando aumentamos a temperatura de umsistema em equilbrio, favorecemos a reao queabsorve calor, a reao endotrmica. Por outrolado, quando diminumos a temperatura,favorecemos a reao exotrmica, que liberacalor.

Exemplo: Preveja como a composio de trixidode enxofre, no equilbrio abaixo, tender a mudarcom o aumento da temperatura.

Soluo: Como a formao de SO3 exotrmica,a reao inversa endotrmica. Ento, oaumento da temperatura do sistema favorece adecomposio de SO3 em SO2 e O2.

4.4. Catalisadores

Um catalisador pode acelerar a velocidade naqual uma reao atinge o equilbrio, mas noafeta o prprio estado de equilbrio.

5. Equilbrio inico

o caso particular de equilbrio no qual, almde molculas, esto presentes ons.

Aqui tambm sero definidos um e um Kque agora recebem nomes particulares: grau deionizao e constante de ionizaorespectivamente.Exemplo:

5.1. Equilbrio inico cido-base

De acordo coma teoria de Brnsted-Lowry,um cido um doador de prtons (H+) e umabase um receptor de prtons(H+).

Exemplos:

As expresses das constantes deionizao so representadas por Ka para cidos,e Kb para bases.

Quanto maior a concentrao de ons,

maior ser o valor das constantes de ionizao emais forte ser o cido ou a base.

As constantes de acidez e basicidade socomumente indicadas pelos seus logaritmosnegativos:

Quanto maior o valor de pKa e pKb menorsero os valores de Ka e Kb, e portanto mais fraco o cido ou a base.

5.2. Equilbrio inico da gua

A gua pura se ioniza segundo a equao:

E sua constante de ionizao expressa por:

Onde Kw chamado produto inico da gua.Medidas experimentais mostram que, a

25C, Kw vale aproximadamente 10-14.


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importante notar que:

http://www.agracadaquimica.com.br/index.php?acao=quimica/ms2&i=22&id=519

5.2.1. Os conceitos de pH e pOH

Para evitar o uso de expresses matemticascom expoentes negativos, o qumico Srensenprops as seguintes definies:

pH potencial hidrogeninico, expressa a acidezem termos da concentrao [H+]

pOH potencial hidroxilinico, expressaa bacisidade em termos da concentrao [OH-]

Podemos relacionar o pH e o pOH:

Conclumos ento, que em uma soluo:

Escala de pH:

http://pt.wikibooks.org/wiki/Bioqu%C3%ADmica/pH,_pKa_e_solu%C3%A7%C3%B5es_tamp%C3%A3o

5.2.2. Indicadores e pH

Normalmente, a medida do pH pode ser feitacom aparelhos eletrnicos ou com auxlio doschamado indicadores cido-base.

Indicadores cido-base so substncias,geralmente cidos ou bases fracas, que mudamde cor, dependendo do meio estar cido oubsico. Esta mudana de cor decorrncia dodeslocamento do equilbrio qumico. Tomemos,por exemplo, o indicador cido-base genrico HIn:

Se adicionarmos ao equilbrio um cidoqualquer, haver um aumento na concentraode ons H+, o que provoca um deslocamento paraa esquerda, fazendo com que a soluo se torneamarela. No entanto, se adicionarmos uma base,h uma diminuio dos ons H+ (que socaptados pelo OH da base formando gua) e,

portanto, o equilbrio se desloca para a direita,tornando a soluo vermelha.

6. Hidrlise de sais

Chamamos hidrlise salina a reao entre umsal e a gua produzindo o cido e a basecorrespondentes. A hidrlise do sal , portanto, areao inversa da neutralizao.

importante saber que:- quem sofre hidrlise no o sal todo, masapenas o on correspondente ao cido ou basefracos;- o on que hidrolisa liberta da gua o on decarga eltrica de mesmo sinal (H+ ou OH-);- a liberao de H+ ou OH- vai mudar o pH dasoluo.

Resumindo:

http://www.profpc.com.br/equil%C3%ADbrio_qu%C3%ADmico.htm

Exemplos:


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7. Produto de solubilidade

Em qualquer soluo aquosa saturada de salou base pouco solvel, o produto dasconcentraes dos ons cada um elevado a umexpoente igual a seu coeficiente na equaodevidamente balanceada uma constanterepresentada por Kps.

Exemplo:

Quanto menor o Kps menor a solubilidadeda substncia em questo e vice-versa.

EXERCCIOS

1. Na tabela abaixo esto mostrados os dadosreferentes reao qumica.

Os valores de X, Y e Z so, respectivamente:a) 0,40; 0,40 e 0,60b) 0,80; 0,50 e 0,60c) 0,80; 0,40 e 0,50d) 0,40; 0,25 e 0,30e) 0,60; 0,30 e 0,60

2. Observe o grfico abaixo, relativo aoestabelecimento do equilbrio de uma reao, a298K, do tipo:

O valor de constante de equilbrio (Kc) para essareao, a 298K, :a) 3b) 6c) 12

d) 24

3. Os gases CO2, H2 reagem entre si formandoCO e H2O segundo o equilbrio:

CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)

Foram realizados dois experimentos envolvendoesses gases em um recipiente fechado e, depoisde atingido o equilbrio, determinou-se aconcentrao de cada gs. A tabela abaixoresume os dados experimentais.

A anlise desses dados permite afirmar quea) a reao entre CO2 e H2 um processoendotrmico.b) a reao entre CO2 e H2 apresenta Kc igual a12,5 a 400 C.c) a reao entre CO2 e H2 apresenta Kc igual a2,5 a 600 C.

d) o Kc da reao entre CO2 e H2 independe datemperatura.e) o Kc da reao entre CO2 e H2 depende docatalisador utilizado no sistema.

4. Uma das etapas de fabricao do cidosulfrico e a converso de SO2 a SO3, numareao exotrmica, que ocorre segundo aequao abaixo:

Em relao ao equilbrio dessa reao, CORRETO afirmar que:a) o aumento da temperatura favorece aformao de SO2.


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b) o aumento da presso, mantida a temperaturaconstante, favorece a formao de SO2.c) o aumento da velocidade de produo de SO3aumenta sua concentrao no equilbrio.d) o uso de um catalisador aumenta aconcentrao de SO3 no equilbrio.

5. No equilbrio N2O3(g)

NO(g) + NO2(g), H = +39,7 KJ indique o sentido do deslocamentoquando ocorrer.

I. Adio de N2O3(g).II. Aumento da temperatura do sistema.III. Aumento da presso no sistema.

a) I direita, II esquerda, III esquerda.b) I esquerda, II direita, III esquerda.c) I esquerda, II direita, III esquerda.d) I direita, II direita, III esquerda.e) Em nenhum dos casos haver deslocamento.

6. O gs incolor N2O4, em presena de calor,decompe-se em dixido de nitrognio gasosoque possui colorao castanha. Em umaexperincia de laboratrio, o gs N2O4 foicolocado em um cilindro transparente fechado temperatura ambiente, e esperou-se que osistema atingisse o equilbrio.Para que seja observado aumento da coloraocastanha nesse sistema, necessrio:a) colocar o cilindro em um banho de gelo.b) adicionar um gs inerte no cilindro.c) adicionar um catalisador.

d) diminuir o volume do cilindro.e)diminuir a presso dentro do cilindro.

7.

Com base nos dados da tabela, correto afirmar:

a) O refrigerante apresenta a menor concentraoons H+.b) O leite tipo C e a lgrima apresentamconcentrao de hidroxila igual a 1.107 mol/L.c) A gua de mar mais cida do que a gua detorneira.d) O leite tipo C o mais indicado para corrigir aacidez estomacal.

e) O suco de laranja mais cido do que orefrigerante.

8. Sabe-se que o pH de uma soluo de cidoclordrico 0,1 mol/L igual a 1,0. O que possveldizer sobre o pH de uma soluo de cidoactico, um cido fraco, na mesmaconcentrao? Considere volumes iguais dassolues.a) Os valores de pH so iguais.b) O pH da soluo de cido actico maior doque o da soluo de cido clordrico, porquelibera uma concentrao maior de ons H+.c) O pH da soluo de cido actico menor doque o da soluo de cido clordrico, porquelibera uma concentrao menor de ons H+.d) O pH da soluo de cido actico maior doque o da soluo de cido clordrico, porquelibera uma concentrao menor de ons H+.e) O pH da soluo de cido actico menor do

que o da soluo de cido clordrico, porquelibera uma concentrao maior de ons H+.

9. Alguns animais aquticos apresentam limitesde resistncia em relao ao pH da gua ondehabitam. Por exemplo, a faixa de pH desobrevivncia de camares 5,5-5,8 e a doscaramujos 7,0-7,5.Considere as concentraes de H+ nas soluesA, B e C apresentadas na tabela a seguir.

Sobre a sobrevivncia desses animais nessassolues, CORRETO afirmar que:a) somente os camares sobreviveriam nasoluo A.b) os camares sobreviveriam na soluo B.c) os caramujos sobreviveriam na soluo C.d) somente os caramujos sobreviveriam nasoluo A.e) ambos os animais sobreviveriam em qualquer

das trs solues A, B ou C.10. Unifor-CE Considere a seguinte tabela:

Para saber o pH de uma soluo adicionou-se aquatro tubos de ensaio contendo uma pequenaquantidade da soluo em cada um, algumas


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gotas de indicadores, anotando a cor resultantena soluo.

Pode-se afirmar, em relao ao pH da referidasoluo, quea) menor que 3,0b) est entre 3,3 e 4,2c) est entre 4,6 e 6,0d) est entre 6,0 e 7,0e) igual a 7,0

11. O indicador azul de bromotimol fica amarelo

em solues aquosas de concentraohidrogeninica maior do que 1,0 . 10-6 mol/L e emsolues de concentrao hidrogeninica menordo que 2,5 . 10-8 mol/L. Considere as trssolues seguintes, cujos valores do pH sodados entre parnteses: suco de tomate (4,8);gua da chuva (5,6); gua do mar (8,2). As coresapresentadas pelas solues suco de tomate,gua de chuva e gua do mar so,respectivamente:Dado: se necessrio use log 2,5 = 0,4a) amarelo, amarelo, amarelo.b) amarelo, amarelo, azul.

c) amarelo, azul, azul.d) azul, azul, amarelo.e) azul, azul, azul.

12. A solubilidade do cloreto de prata muitopequena e pode ser representada por

Considere que 10 mL de soluo de nitrato deprata, de concentrao igual a 1,0 mol.L-1, sodiludos at o volume de 1,0 L, com gua detorneira, a qual, devido aos processos detratamento, contm ons cloreto (suponha aconcentrao destes ons igual a 3,55x10-4 g L-1).Dado: massa molar do cloro = 35,5 g

Com relao ao texto anterior, correto afirmar:a) A constante Kps do cloreto de prata dadapela expresso [Ag+] + [Cl-] = 1,7 x 10-10 mol L-1.b) Aps a diluio da soluo de nitrato de prata,a expresso [Ag+] = [Cl-] = 1,7 x 10 -5 mol L-1 verdadeira.c) A concentrao dos ons cloreto na soluodiluda maior que 1,0x10-5 mol L-1.

d) Aps a diluio da soluo de nitrato de prata,as concentraes dos ons prata e dos onsnitrato so iguais.

e) Durante a diluio deve ocorrer precipitao decloreto de prata.

13. Se adicionarmos um pouco de cloreto declcio, CaCl2, a uma soluo saturada dehidrxido de clcio, Ca(OH)2, podemos afirmarque:1. ocorrer um aumento do pH dessa soluo.2. ocorrer uma diminuio do pH dessa soluo.3. no ocorrer alterao do pH.4. ocorrer precipitao de Ca(OH)2.Est(ao) correta(s) apenas a(s) alternativa(s):a) 3 e 4b) 1c) 2d) 3e) 2 e 4

14.

A tabela mostra as concentraes, em mol/L, dosistema em equilbrio representado pela equaoPCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g), que foram obtidas,experimentalmente, a 297k.Calcule o valor aproximado de Kp para essareao. Expresse o resultado indicando 50% dovalor de Kp.

15. O cloro comumente utilizado comodesinfetante nas estaes de tratamento de guapara torn-la apropriada para o consumohumano. A reao que ocorre entre o cloro e agua, na sua forma mais elementar :

Pergunta-se:a) Qual o nmero de oxidao do cloro nocomposto HClO?

b) Em que sentido se deslocaria o equilbrio dareao qumica que ocorre entre o Cl2 e a H2O, seconsiderarmos as duas situaes abaixo:1: o cido hipocloroso consumido na destruiode microorganismos;2: uma base adicionada para controlar o pH dagua.

c) Sabendo-se que o cido clordrico um cidomais forte que o cido hipocloroso, escreva aexpresso da constante de ionizao do cidoque apresenta maior Ka.


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16.A produo de NO atravs da reao de N2 eO2 em motores automotivos uma das principaisfontes de poluio ambiental:

N2(g) + O2(g) 2NO(g)

Partindo de 112g de N2 e 128g de O2 contidos emfrasco fechado de 2L, a uma temperatura TC:Dados: N = 14u; O = 16ua) Determine a constante de equilbrio (Kc), temperatura T, sabendo que a massa de NO noequilbrio de 120g.

b) Considerando a formao de NO uma reaoexotrmica, explique como ir variar a constantede equilbrio ao aumentarmos a temperatura.

17. A aspirina e o cido actico so cidosmonoprticos fracos, cujas constantes dedissociao so iguais a 3,4 . 10 -4 e 1,8 . 10-5,

respectivamente.a) Considere solues 0,1mol/L de cada umdesses cidos. Qual soluo apresentar o menorpH? Justifique.

b) Se os sais de sdio desses dois cidos foremdissolvidos em gua, formando duas solues deconcentrao 0,1mol/L, qual dentre as soluesresultantes apresentar maior pH? Justifique.

18. As concentraes de [H+] e de [OH-] tpicasde algumas solues encontradas em sua casaso apresentadas na tabela a seguir. Utilizando

esses dados, responda aos dois itens abaixo.

a) Determine o pH da Coca-Cola.

b) Deseja-se neutralizar 100 litros de gua derejeito da lavanderia, contida em um tanque, pelaadio de uma soluo de 0,5 mol/L de cidosulfrico. Determine a quantidade (em litros) desoluo cida a ser utilizada.

19. (PISM III) O butano um gs usado, porexemplo, como combustvel em isqueiros, onde,sob presso, armazenado como lquido. Napresena de catalisador, o equilbrio estabelecido entre os ismeros butano eisobutano. Sobre esse equilbrio e as

caractersticas desses compostos, responda squestes a seguir.a) Calcule a constante de equilbrio, Kc, para areao descrita abaixo, que se processa em um

frasco de 1,0 L, com 0,50 mol L -1 de butano e1,25 mol L-1 de isobutano.

b) Aps a adio de mais 1,50 mol de butano aofrasco original, um novo equilbrio estabelecidoe a concentrao final de isobutano de 2,32 mol

L

-1

. Qual a concentrao do butano nesse novoequilbrio?

c)Equacione a reao balanceada de combustocompleta do isobutano. Sabendo que o calorenvolvido nessa reao de 2868,72 kJ mol-1,classifique-a como exotrmica ou endotrmica.

20. Substncias cidas e bsicas esto presentesno nosso cotidiano e podem ser encontradas emdiversos produtos naturais ou comerciais. Algunsexemplos so amonaco (bsico), limo (cido) evinagre (cido). Sobre esses produtos, responda

ao que se pede.a) O vinagre uma soluo aquosa de cidoactico em concentraes que podem variar de 4a 6%. Em solues aquosas, existe o seguinteequilbrio qumico:

Qual substncia voc usaria (HCl ou NaOH) paraaumentar a concentrao de cido actico nessasoluo? Explique.

b) Calcule o pH do vinagre, a 25C, sabendo-se

que a concentrao hidroxilinica, [OH-

], nesseproduto, 1,0 x 10-11 mol/L.

c) O hidrxido de amnio uma base solvel efraca, que s existe em soluo aquosa quandose fazborbulhar amnia em gua.

Escreva a expresso da constante de equilbrioda reao de formao do hidrxido de amnio ecalcule a massa do gs amnia necessria paraproduzir 2,06 g de hidrxido de amnio.

21. Fosfato de clcio, Ca3(PO4)2, um dosprincipais constituintes dos clculos renais (pedranos rins). Este composto precipita e se acumulanos rins. A concentrao mdia de ons Ca+2excretados na urina igual a 2 . 10-3 mol/L.Calcule a concentrao de ons PO4

-3 que deveestar presente na urina acima da qual comea aprecipitar fosfato de clcio.Dados: produto de solubilidade de Ca3(PO4)2 =1 . 10-25; massas atmicas: Ca = 40, P = 31,O = 16.

22. (Fuvest) A isomerizao cataltica deparafinas de cadeia no ramificada, produzindo


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seus ismeros ramificados, um processoimportante na indstria petroqumica.A uma determinada temperatura e presso, napresena de um catalisador, o equilbrio

atingido aps certo tempo, sendo a constantede equilbrio igual a 2,5. Nesse processo, partindoexclusivamente de 70,0 g de n-butano, ao seatingir a situao de equilbrio, x gramas de n-butano tero sido convertidos em isobutano. Ovalor de x a) 10,0b) 20,0c) 25,0d) 40,0e) 50,0

23. (Fuvest) Considere 4 frascos, cada umcontendo diferentes substncias, a saber:

Frasco 1: 100 mL de H2O(l)Frasco 2: 100 mL de soluo aquosa de cidoactico de concentrao 0,5 mol/LFrasco 3: 100 mL de soluo aquosa de KOH deconcentrao 1,0 mol/LFrasco 4: 100 mL de soluo aquosa de HNO 3 deconcentrao 1,2 mol/L

A cada um desses frascos, adicionaram-se, emexperimentos distintos, 100 mL de uma soluoaquosa de HCl de concentrao 1,0 moI/L.Medindo-se o pH do lquido contido em cadafrasco, antes e depois da adio de HCl(aq), pde-se observar aumentodo valor do pH somentea) nas solues dos frascos 1, 2 e 4.b) nas solues dos frascos 1 e 3.c) nas solues dos frascos 2 e 4.d) na soluo do frasco 3.e) na soluo do frasco 4.

24. (Fuvest) A magnitude de um terremoto naescala Richter proporcional ao logaritmo, na

base 10, da energia liberada pelo abalo ssmico.Analogamente, o pH de uma soluo aquosa dado pelo logaritmo, na base 10, do inverso daconcentrao de ons H+.Considere as seguintes afirmaes:I. O uso do logaritmo nas escalas mencionadasjustifica-se pelas variaes exponenciais dasgrandezas envolvidas.II. A concentrao de ons H+ de uma soluocida com pH 4 10 mil vezes maior que a deuma soluo alcalina com pH 8.III. Um abalo ssmico de magnitude 6 na escalaRichter libera duas vezes mais energia que outro,

de magnitude 3.Est correto o que se afirma somente em:a) I.

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

25. (Fuvest) As figuras a seguir representam, demaneira simplificada, as solues aquosas detrs cidos, HA, HB e HC, de mesmasconcentraes. As molculas de gua no estorepresentadas.

Considerando essas representaes, foram feitas

as seguintes afirmaes sobre os cidos:I. HB um cido mais forte do que HA e HC.II. Uma soluo aquosa de HA deve apresentarmaior condutibilidade eltrica do que uma soluoaquosa de mesma concentrao de HC.III. Uma soluo aquosa de HC deve apresentarpH maior do que uma soluo aquosa de mesmaconcentrao de HB.

Est correto o que se afirma ema) I, apenas.b) I e II, apenas.c) II e III, apenas.

d) I e III, apenas.e) I, II e III.

26. (Fuvest) Um botnico observou que umamesma espcie de planta podia gerar flores azuisou rosadas. Decidiu ento estudar se a naturezado solo poderia influenciar a cor das flores. Paraisso, fez alguns experimentos e anotou asseguintes observaes:

I. Transplantada para um solo cujo pH era 5,6 ,uma planta com flores rosadas passou a gerarflores azuis.

II. Ao adicionar um pouco de nitrato de sdio aosolo, em que estava a planta com flores azuis, acor das flores permaneceu a mesma.III.Ao adicionar calcrio modo (CaCO3) ao solo,em que estava a planta com flores azuis, elapassou a gerar flores rosadas.

Considerando essas observaes, o botnicopode concluir quea) em um solo mais cido do que aquele de pH5,6 , as flores da planta seriam azuis.b) a adio de soluo diluda de NaCl ao solo,de pH 5,6 , faria a planta gerar flores rosadas.

c) a adio de soluo diluda de NaHCO3 aosolo, em que est a planta com flores rosadas,faria com que ela gerasse flores azuis.


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d) em um solo de pH 5,0 , a planta com floresazuis geraria flores rosadas.e) a adio de soluo diluda de A_(NO3)3 aosolo, em que est uma planta com flores azuis,faria com que ela gerasse flores rosadas.

27. (Fatec) Considere as seguintes misturas:

I. leite de magnsia (suspenso aquosa dehidrxido de magnsio);II. limonada ( suco de limo, gua e acar);III. salmoura ( cloreto de sdio dissolvido emgua).

Assinale a alternativa que classifica,corretamente, essas trs misturas.

28. (FGV) Uma das etapas da decomposiotrmica do bicarbonato de sdio ocorre de acordocom a equao:

2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)

Considerando que a reao est ocorrendo emum recipiente fechado, um procedimento

adequado para aumentar a quantidadede produtos formados seria:(A) adicionar vapor dgua.(B) adicionar carbonato de sdio.(C) aumentar a presso no recipiente.(D) adicionar gs carbnico.(E) abrir o recipiente.

29. (FGV) O grfico mostra a variao de energiacom o desenvolvimento da reao apresentadapela equao:

Em relao a essa reao, correto afirmar:(A) o aumento de temperatura afeta o equilbriodo sistema.(B) a adio de catalisador aumenta a constantede equilbrio da reao.

(C) a adio de catalisador diminui a constante deequilbrio da reao.(D) a adio de reagentes diminui a constante deequilbrio da reao.(E) no equilbrio, as concentraes de A, B e Cso necessariamente iguais.

30. (FGV) Alteraes de pH do solo podem serdanosas agricultura, prejudicando ocrescimento de alguns vegetais, como a soja.O solo pode tornar-se mais cido devido alterao nas composies de alguns minerais eao uso de fertilizantes, ou mais alcalino pelaausncia das chuvas. Os xidos que, ao seremadicionados ao solo e entrarem em contato com agua, podem resolver os problemas de acidez ealcalinidade so, respectivamente,(A) CO e SO2.(B) Na2O e SO2.(C) Na2O e CO.

(D) CaO e Na2O.(E) SO2 e CaO.

31. (FGV) A constante de ionizao do cidoascrbico, tambm conhecido como vitamina C, igual a 8,0 x 105. A dissoluo de um comprimidode cido ascrbico em um copo de gua resultaem uma soluo contendo 0,0125 mol L1 dessecido.O pH dessa soluo ser igual a(A) 2.(B) 3.(C) 4.

(D) 5.(E) 6.

32. (IFSP) Certa gua mineral do municpio dePao do Lumiar, MA, apresenta pH = 4 a 25C.Outra gua mineral, de Igarap, MG, tambm a25C, apresenta pH = 6. Sendo assim, pode-seafirmar que

I. a concentrao de ons H+ (aq) varia deaproximadamente 100 vezes de uma gua paraoutra;II. a gua mineral do municpio maranhense

mais cida do que a do municpio mineiro;III. as duas guas minerais so misturas desubstncias.

correto o que se afirma em(A) I, apenas.(B) II, apenas.(C) III, apenas.(D) I e II, apenas.(E) I, II e III.

33. (Mackenzie) O grfico mostra a variao daconcentrao molar, em funo do tempo e a

uma dada temperatura, para um determinadoprocesso reversvel representado pela equaogenrica


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Dessa forma, segundo o grfico, INCORRETOafirmar quea) o sistema entrou em equilbrio entre 30 e 45minutos.b) a curva I representa a variao daconcentrao molar da substncia A2(g).c) esse processo tem valor de KC = 0,064.d) at atingir o equilbrio, a velocidade mdia deconsumo do reagente de 0,04 molL1min1.e) at atingir o equilbrio, a velocidade mdia deformao do produto de 0,08 molL1min1.

34. (PUC-Minas) A amnia uma substnciaimportante, que possui vrias aplicaes na reada refrigerao, da limpeza ou dos fertilizantes. Oequilbrio representativo da formao da amnia:

CORRETO afirmar que esse equilbrio serdeslocado no sentido da formao da amnia se:a) a temperatura for aumentada.b) a presso for diminuda.

c) um catalisador for adicionado.d) a concentrao de hidrognio for aumentada.

35. (PUC-Minas) Na tabela abaixo, assinale areao que favorece mais o produto.

Gabarito

1. b 8. d2. c 9. d3. a 10. c4. a 11. b5. d 12. e6. e 13. e7. b 14. 6715. a) +1

b)1 situao: direita2 situao: direita

c) Ka = [H+].[Cl-] / [HCl]

16. a) 4b) Ao aumentarmos a temperatura o valor de

Kc diminuir.17. a) Soluo de aspirina.

b) Acetato de sdio.

18. a) 3b)1L19. a) 2,5

b) 0,93mol/Lc) C4H10 + 13/2 O2 4CO2 + 5H2O

Reao endotrmica20. a) HCl

b) 3c) K = [NH4OH] / [NH3] ; m = 1,0g

21. 3,53 . 10-9 mol/L22. e 29. a23. e 30. b24. d 31. b

25. e 32. e26. a 33. e27. b 34. d28. e 35. bBIBLIOGRAFIA

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NBREGA, O.S.; SILVA, E.R.; SILVA, R.H.:Qumica. 1 edio. So Paulo: Editora tica,2008. Volume nico.

- PERUZZO, F.M.; CANTO, F.M.: Qumica: naabordagem do cotidiano. 4 edio. So Paulo:Moderna, 2010. Volume 2.

- LISBOA, J.C.F.: Qumica. 1 edio. So Paulo:

Edies SM, 2010. Volume 2.


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http://www.infoescola.com/quimica/constante-de-equilibrio/

http://www.profpc.com.br/equil%C3%ADbrio_qu%

C3%ADmico.htm

http://www.agracadaquimica.com.br/index.php?acao=quimica/ms2&i=22&id=519

4. ELETROQUMICA

A eletroqumica o ramo da qumica quetrabalha com o uso de reaes qumicasespontneas para produzir eletricidade, e com ouso da eletricidade para forar as reaesqumicas no-espontneas acontecerem.

1. Equaes de oxi-reduo

As reaes estudadas nesse captulo soparticularmente reaes de oxi-reduo.

A chave para escrever e balancearequaes de reaes redox considerar osprocessos de reduo e oxidaoseparadamente. Demonstramos ento as semi-reaes de ambos os processos.

Exemplos: Mg(s) Mg2+

(s) + 2e-

Fe3+(aq) + e- Fe2+(aq)

2. Pilhas

As pilhas, conhecidas tambm por clulasgalvnicas, so dispositivos nos quais umareao qumica espontnea usada para geraruma corrente eltrica.

Uma pilha consiste de dois eletrodos, oucondutores metlicos, e um ou dois eletrlitos, ummeio condutor inico. Uma das clulas galvnicascujo funcionamento mais simples de entender a pilha de Daniell baseada na reao;

Zn(s) + CuSO4(aq) ZnSO4(aq) + Cu(s)

http://www.cocemsuacasa.com.br/ebook/pages/7827.htm

Os tomos de Zn so convertidos emZn2+ em um dos compartimentos, liberandoeltrons para o circuito externo, como mostra asemirreao de oxidao:

Zn(s) Zn2+

(aq) + 2e-

Dizemos ento, que o eletrodo de zinco o plonegativo ou nodo.

Os eltrons transferidos do Zn passamatravs do circuito externo at o outrocompartimento, onde os ons Cu2+ soconvertidos em Cu como mostra a semirreaode reduo:

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

Dizemos ento que o eletrodo de cobre o plopositivo ou ctodo.

A soma das duas semirreaes de

oxidao e de reduo nos fornece a equaogeral da pilha:


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As duas solues eletrolticas so ligadasatravs de uma ponte salina fechando o circuitointerno. Essa ponte nada mais que um tudo

contendo uma soluo de um sal que nointerfere no processo, KCl por exemplo. Elaimpede o acmulo de cargas eltricas nassolues eletrolticas permitindo a migrao dosons de uma semiclula outra.

Aps um tempo de funcionamento dapilha notamos no nodo a corroso da chapa dezinco e o aumento da concentrao de ons Zn2+na soluo. No ctodo observa-se deposio decobre metlico e uma diminuio da concentraode ons Cu2+ na soluo.

A Unio Internacional de Qumica Pura eAplicada (IUPAC) props uma maneiraesquemtica para representar uma cela galvnicaque permite descrever de modo rpido e simplesesse tipo de dispositivo. Para a pilha de Daniell:

Zn(s)/Zn2+

(aq)//Cu2+

(aq)/Cu(s)

2.1. Potencial de eletrodo

O potencial de oxidao (Eoxi) de umeletrodo indica sua tendncia a sofrer oxidao,ou seja, a liberar eltrons. J o potencial dereduo (Ered), indica a tendncia do eletrodo aganhar eltrons sofrendo reduo.

Devido a influencia da temperatura e daconcentrao no potencial de eletrodo,convencionou-se que sua medida fosse realizadaa 25C, em soluo 1mol/L e presso de 1atm.Desse modo, tem-se o potencial padro doeletrodo (E).

Um voltmetro um aparelho que forneceas diferenas de potencial eltrico entre os plosde uma pilha (E). Para determinar os Eoxi e Ereddas diversas espcies, foi escolhido como padroo eletrodo de hidrognio, ao qual foi atribudo opotencial de 0 volt. Confrontando todos os metaiscom o eletrodo padro de hidrognio, obtiveram-se seus E organizando-os numa tabela.


2.2. Diferena de potencial da pilha e suaespontaneidade

A diferena de potencial padro de umapilha corresponde diferena entre os potenciaisde reduo ou de oxidao das espciesenvolvidas:

E = Ecatodo Eanodo

Para a pilha de Daniell:

Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) E = -0,76V

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) E = +0,34V

E = 0,34V (-0,76V) = +1,10V

O valor positivo de E indica que areao ocorre espontaneamente no sentidoindicado pela equao. Valores negativos de Eindicam que a reao no espontnea no

sentido indicado pela equao, ocorrendoespontaneamente a reao inversa.


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Como as reaes que ocorrem em umapilha so espontneas, o valor de E sempreser positivo.

2.3. Corroso e proteo de uma superfciemetlica

A corroso a oxidao no desejada de ummetal. Por ser um processo eletroqumico a srieeletroqumica nos indica por que ocorre e comopode ser prevenida.

O principal responsvel pela corroso agua com oxignio dissolvido ou o ar mido.

Na figura abaixo est representado omecanismo de corroso do ferro.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=2092

Uma gota de gua na superfcie do ferro podeoriginar o meio aquoso eletroltico. A superfcie dometal age como um nodo de uma pilhaminscula.

Oxidao do ferro: Fe(s) Fe2+

(aq) + 2e-

Reduo de O2: O2(g) + H2O(l) + 2e- 2OH-(aq)

Eq. global: Fe(s) + O2(g) + H2O(l) Fe(OH)2(s)

Normalmente, o Fe(OH)2

(hidrxido de ferroII) oxida-se e forma Fe(OH)3 (hidrxido de ferroIII). Como esse processo ocorre em meio mido,a ferrugem mais bem representada pela frmulaFe2O3.3H2O.

Um procedimento possvel para proteger oferro da corroso a galvanizao. O processode galvanizao consiste em revestir o ferro ou oao com zinco metlico.

O zinco, que reveste a superfcie do ferro,impede seu contato com o ar mido ou com agua que contm oxignio. Esse zinco tambmatua como nodo de uma pilha.

Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) E= -0,76V

Fe2+(aq) + 2e- Fe(s) E= -0,44V

Se o ferro galvanizado fosse exposto ao ar e umidade, ele estaria sujeito a ser oxidado aFe2+. Este seria imediatamente reduzido a Fe pelozinco, impedindo a formao de ferrugem.

Zn(s) + Fe2+

(aq) Fe(s) + Zn2+

(aq)

http://www.serralherialinhares.site50.net/manutencao.html

2.4. Pilhas e baterias comerciais

Na prtica, as pilhas mais comuns so:

2.4.1. Pilhas secas

So as pilhas utilizadas em rdios, lanternas,brinquedos etc. Constitudas por um invlucro dezinco (nodo); um basto de grafite revestido deuma mistura de carvo em p e dixido demangans (ctodo) e uma pasta mida de cloretode amnio, cloreto de zinco e gua (eletrlito).

http://lixosperigosos.blogspot.com/2008/11/pilha-seca.html

Quando est funcionando, a semirreao donodo :

Zn(s) Zn2+

(aq) + 2e-

A semirreao catdica :

2MnO2(s) + H2O(l) + 2e- Mn2O3(s) + 2OH

-(aq)

imediatamente seguida por:

NH4+

(aq) + OH-(aq) MH3(g) + H2O(l)

A amnia gasosa formada ao redor do bastode grafite age como uma camada isolante, o queacarreta uma reduo drstica de voltagem. Apilha cessa seu funcionamento quando o MnO2for totalmente consumido.

2.4.2. Pilhas alcalinas

So semelhantes s pilhas secas. A diferena que a mistura eletroltica contem um eletrlitoalcalino, geralmente hidrxido de potssio, nolugar do cloreto de amnio.

Uma das vantagens dessa pilha sobre as

pilhas secas comuns que no se forma acamada de amnia ao redor do ctodo de grafite,evitando a reduo drstica de voltagem.


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Outra vantagem sua vida mdia, de cinco aoito vezes maior.

2.4.3. Bateria de automvel

uma associao de pilhas ligadas em srie.A bateria de 12 V consiste na associao de seispilhas cada uma fornecendo 2 V.

http://geocities.ws/hifi_eventos/Como.html

Cada pilha formada por placas de chumbo(nodo) e placas de xido de chumbo IV (ctodo),mergulhadas em soluo de cido sulfrico.

3. Eletrlise

A eletrlise um processo de forar umareao a ocorrer na direo no-espontnea pelouso da corrente eltrica.

http://alfaconnection.net/pag_avsf/fqm0302.htm

Os eltrons emergem da fonte e entramna clula eletroltica pelo ctodo, agora plonegativo, onde ocorre a reduo. Os eltronssaem da clula eletroltica pelo nodo, plopositivo, e entram novamente na fonte.

Ctodo: 2Cl-(fundido) Cl2(g) + 2e- Ered= +1,36

nodo: Mg2+(fundido) + 2e- Mg(l) Ered= - 2,36

Equao da reao global:2Cl-(fundido) + Mg

2+(fundido) Cl2(g) + Mg(l)

E = Ecatodo EanodoE = -2,36V (1,36V) = -3,72V

O fato de essa diferena de potencial sernegativa indica que a reao no espontnea.Para que a reao ocorra dever ser fornecido

clula eletroltica um potencial de corrente eltricacom valor igual E.

No exemplo acima o MgCl2 estfundido,ou seja, no estado lquido, fazendo osons Mg2+ e Cl- terem mais liberdade demovimento. O processo eletroltico descrito denominado eletrlise gnea por no existir guano sistema.

3.1. Eletrlise em soluo aquosa

uma reao qumica provocada pelapassagem de corrente eltrica atravs de umasoluo aquosa de um eletrlito.

Nesse tipo de eletrlise devemosconsiderar no s os ons provenientes dadissociao do sal, mas tambm os da ionizaoda gua.

Na eletrlise aquosa do cloreto de sdio:


ons presentes na dissociao do sal:NaCl(aq) Na

+(aq) +Cl

-(aq)

Ionizao da gua: H2O H+

(aq) + OH-(aq)

Somente um dos ctions e um dos nionssofre descarga nos eletrodos. O plo negativodescarrega, em primeiro lugar, o ction commaior potencial de reduo. O plo positivodescarrega, tambm em primeiro lugar, o nioncom maior potencial de oxidao.

Simplificadamente:


No caso da eletrlise em meio aquoso doNaCl, o on H+ ser reduzido e o on Cl- seroxidado. Os ons Na+ e OH- continuam presentesna soluo.A equao global do processo ser:


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3.2. Aspectos quantitativos

Faraday descobriu que ons de um metalso depositados no estado slido quando umacorrente eltrica circula atravs de uma soluoinica de um sal do metal. A massa, em gramas,do metal eletrolisado diretamente proporcional carga Q que o atravessa (m ~ Q, consequentementem ~ i . t).

Millikan determinou que a carga eltricade um eltron igual a 1,6 . 10 -19 C e, comosabemos 1 mol de eltrons corresponde a 6,02 .1023 e- (Constante de Avagadro), a quantidade decarga transportada pela passagem de 1mol deeltrons dada pelo produto entre esses doisvalores:

1,6 . 10-19 C . 6,02 . 1023 = 9,65 . 104 C

Assim 9,65 . 104 C ou 96500C a quantidade decarga transportada por 1 mol de eltrons e essaquantidade denominada constante de Faraday(F).

Exemplo: Na eletrlise de uma soluo de

AgNO3, foi utilizada uma corrente de 20 A durante

9650 s. Calcule o nmero de mols de prata

depositados no ctodo.

Soluo: Q = i . t

Q = 20 . 9650

Q = 193000 C

Reao que ocorre no ctodo:

Ag+(aq) + 1 e- Ag(s)

EXERCCIOS

1. As naves espaciais utilizam pilhas de

combustvel, alimentadas por oxignio ehidrognio, as quais, alm de fornecerem aenergia necessria para a operao das naves,

produzem gua, utilizada pelos tripulantes. Essaspilhas usam, como eletrlito, o KOH(aq), de modoque todas as reaes ocorrem em meio alcalino.A troca de eltrons se d na superfcie de ummaterial poroso. Um esquema dessas pilhas, como material poroso representado na cor cinza, apresentado a seguir.

Escrevendo as equaes das semirreaes que

ocorrem nessas pilhas de combustvel, verifica-seque, nesse esquema, as setas com as letras a eb indicam, respectivamente, o sentido demovimento dos:a) ons OH- e dos eltrons.b) eltrons e dos ons OH-.c) ons K+ e dos eltrons.d) eltrons e dos ons K+.

2. As pilhas fazem parte do nosso dia a dia e sofontes portteis de energia, resultantes dereaes qumicas que ocorrem no seu interior.Para a montagem de uma pilha eletroqumica,

necessrio que dois eletrodos metlicos sejammergulhados nas solues de seus respectivosons, conforme figura abaixo:

A seguir, esto representadas algumassemirreaes eletrolticas e seus respectivospotenciais de reduo.

Considerando os dados fornecidos, assinale aalternativa INCORRETA.a) A fora eletromotriz da pilha Ag/Ag+ // Cu2+/Cu + 1,14 V.


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b) O fluxo de eltrons ocorre do polo negativopara o polo positivo.c) Apenas 2 pilhas podem ser montadas a partirdesses metais.d) Para funcionar um relgio de 1,2 V, pode-seusar uma pilha com eletrodos de Fe e Ag.e) A ponte salina permite o fluxo de ons ecompleta o circuito eltrico.

3. Uma clula combustvel uma bateria queconsome combustvel e libera energia. Essasclulas so muito eficientes e pouco poluentes,entretanto, a produo desse tipo de clula ainda muito cara. Considerando uma clula descritapelas semirreaes a seguir, assinale aalternativa CORRETA.

a) O produto formado pela reao eletroqumicaentre o H2 e o O2 a gua oxigenada.b) A diferena de potencial padro (E) da clulacombustvel de -1,23V.c) A reao global da clula combustvel 2H2(g) + O2(g) 2H2O().d) O gs hidrognio o agente oxidante dareao.e) O processo envolve a transferncia de 2 molsde eltrons entre redutor e oxidante.

4. Existem pilhas, constitudas de um eletrodo deltio e outro de iodo, que so utilizadas em marca-

passos cardacos. Seu funcionamento baseia-senas seguintes semi-reaes:

Li Li+

(aq) + 1e E = + 3,04V

2I(aq) I2(s) + 2e E = 0,54V

Considerando esse tipo de pilha, assinale, noquadro a seguir, a alternativa correta.

5. Considere a clula eletroqumica abaixo. Oseletrodos imersos nas solues so de platina,portanto so inertes e no participam da reaoda clula, apenas transportam eltrons.

No decorrer do funcionamento da clula, CORRETO afirmar que:a) a acidez aumenta na semicela (b).

b) os eltrons fluem da semicela (a) para asemicela (b).c) ocorre a reduo do Fe3+ na semicela (a).d) o on MnO4

- passa para a semicela (a) atravsda ponte.

6.A equao abaixo representa a reao qumicaque ocorre em pilhas alcalinas que no sorecarregveis.

Considere as afirmativas:I - O Zn o agente redutor e, portanto, oxidadono processo.II - O MnO2 sofre reduo para formar Mn2O3.III - O KOH o agente oxidante e a gua oxidada, originando ons OH-.IV - Essa pilha chamada de alcalina, pois areao ocorre em meio bsico.V - A pilha alcalina um dispositivo que produzcorrente eltrica.

Pode-se afirmar que:a) I, III, IV e V esto corretas.

b) apenas a IV est correta.c) I, II, IV e V esto corretas.d) apenas a III est correta.e)todas esto corretas.

7. O propano e o oxignio podem ser utilizadosna obteno de energia, sem quenecessariamente tenham que se combinar emuma reao de combusto convencional. Essesgases podem ser tratados eletroquimicamentepara produzir energia de forma limpa, barata eeficiente. Um dos dispositivos onde essetratamento ocorre conhecido como clula de

combustvel ou pilha de combustvel e funcionacomo uma pilha convencional. A reao global deuma pilha de propano :


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C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(l)

Dadas as semirreaes de reduo e os seuspotenciais:

3CO2(g) + 2OH+

(aq) + 2Oe- C3H8(g) + 6H2O(l)

E = 0,14V

O2(g) + 4H+

(aq) + 4e- 2H2O(l) E = 1,23V

Pode-se afirmar que a voltagem, nas condiespadro, de uma pilha de propano :a) -1,37Vb) -1,09Vc) 1,09Vd) 1,37Ve) 6,15V

8. A corroso eletroqumica opera como uma

pilha. Ocorre uma transferncia de eltronsquando dois metais de diferentes potenciais socolocados em contato. O zinco ligado tubulaode ferro, estando a tubulao enterrada porexemplo. Pode-se, de acordo c

Apostila-de-Química-III-63.1072

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