TECNOLOGIA QUÍMICA

2º QUÍMICA

Profª Valquíria Ferrari

EQUIVALENTES-GRAMA

01. Equivalente-grama dos elementos químicos.

Equivalente-grama (E) de um elemento químico é o quociente do átomo-grama (A) pela valência (v) do elemento.

Ex.:

Sódio → E = 23 = 23 g 1

Obs.: Grande parte dos elementos químicos apresentam mais de uma valência; conseqüentemente, possuirão equivalentes-gramas diferentes.

Ferroso → E = 56 = 28 gFerro 2 Férrico → E = 56 = 18,6 g 3

Duas propriedades muito importantes dos equivalentes-grama são:a) os equivalentes-grama reagem entre si na proporção de 1 : 1b) os equivalentes-grama se substituem (ou se deslocam) mutuamente nas reações químicas

Portanto: Equivalente de um elemento químico é a massa desse elemento que se combina com 8 gramas de oxigênio.

Exercícios

1) Calcule os equivalentes-grama dos seguintes elementos químicos (entre parênteses, são dadas as massas atômicas correspondentes):

a) bário (137)

b) flúor (19)

c) cobre (63,5)

d) zinco (65)

e) potássio (39)

f) ouro (197)

g) prata (108)

h) níquel (59)

02. Equivalente-grama dos ácidos.

Equivalente-grama (E) de um ácido é o quociente da molécula-grama ou mol (M) do ácido pela valência total dos hidrogênios ionizáveis (v).

Considerando que o hidrogênio é monovalente, concluímos que para se ter a valência total dos hidrogênios ionizáveis basta contar o número de hidrogênios ionizáveis.

Ex.:

H2SO4 → E = 98 = 49 g 2

Obs.: O ácido fosforoso H3PO3, tem apenas dois hidrogênios ionizáveis.

Portanto: Como decorrência da definição anterior, podemos também dizer que:

Equivalente-grama de um ácido é a massa do ácido que libera 1 mol de H +

Exercícios

1) Calcule os equivalentes-grama dos seguintes ácidos:

a) HNO3

b) H2C2O4

E = A v

E = M v

c) HBr

d) H2CO3

e) HMnO4

f) H3PO4

g) HCl

h) H2Cr2O7

i) H2S

03. Equivalente-grama das bases.

Equivalente-grama (E) de uma base é o quociente da molécula-grama ou mol (M) da base pela valência total das oxidrilas (v).

Considerando que a oxidrila é monovalente, concluímos que para se ter a valência total das oxidrilas, basta contar o número de oxidrilas.

Ex.:

Ca(OH)2 → E = 74 = 37 g 2

Portanto: Como decorrência da definição anterior, podemos também dizer que:

Equivalente-grama de uma base é a massa que contém 1 mol de OH¯

Obs.: Um equivalente-grama de um ácido sempre reagirá com um equivalente-grama de uma base, pois o primeiro contém 1 mol de H+

e o segundo 1 mol de OH¯

Exercícios

1) Calcule os equivalentes-grama das seguintes bases:

a) Ba(OH)2

b) Cu(OH)2

c) Al(OH)3

d) Fe(OH)2

e) Pb(OH)4

f) KOH

g) AgOH

h) NH4OH

04. Equivalente-grama dos sais.

Equivalente-grama (E) de um sal é o quociente da molécula-grama ou mol (M) do sal pala valência total do cátion ou do ânion (v).

Nessa definição, entende-se por valência total do cátion o produto da valência do cátion pelo número de cátions presentes na fórmula do sal; e o mesmo para a valência total do ânion, que será sempre igual, em valor absoluto.

Ex.:

Al2(SO4)3 → E = 342 = 57 g 6

Valência do cátion = +3Nº de cátions = 2Valência total = (+3) . 2 = 6

Ou

Valência do ânion = - 2Nº de ânion = 3Valência total = (-2) . 3 = 6

E = M v

E = M v

Exercícios

1) Calcule os equivalentes-grama dos seguintes sais:

a) NaCl

b) CaBr2

c) AlCl3

d) Sn(SO4)2

e) Cr2(SO4)3

f) CuSO4 . 5H2O

g) AgNO3

h) K2Cr2O7

i) FeSO4

05. Equivalente-grama de oxidantes e redutores.

Equivalente-grama (E) de um oxidante ou redutor é o quociente da molécula-grama ou mol (M) da substância pela variação total (Δ) de seu número de oxidação.

Obs.: Δ = (variação do Nox do elemento). (nº de átomos do elemento na fórmula)

Portanto: Oxidação é uma perda de elétrons e redução é um ganho de elétrons.

Equivalente-grama de um oxidante ou redutor é a massa da substância que é capaz de ganhar ou perder um mol de elétrons.

Um equivalente-grama de um oxidante sempre reagirá com um equivalente-grama de um redutor, pois o primeiro está “disposto a ganhar” enquanto o segundo está “disposto a perder” um mol de elétrons.

Ex.:

SnCl2 SnCl4

E = 190 = 95 g 2

Exercícios

1) Calcular, em função do mol, os equivalentes-grama dos seguintes oxidantes ou redutores, considerando a variação indicada do número de oxidação:

a) KMnO4 Mn 2+

b) KMnO4 Mn 4+

c) NaBiO3 Bi 3+

d) K2Cr2O7 Cr 3+

e) H2SO3 H2SO4

f) H2S H2SO4

g) KI I2

06. Número de equivalentes-grama.

Número de equivalentes-grama (e) de uma substância é o quociente entre sua massa (m) e seu equivalente-grama (E).

Obs.: O uso do número de equivalentes-grama torna os cálculos estequiométricos muito mais rápidos, uma vez que os equivalentes-grama sempre reagem ou se substituem na proporção de um para um; por exemplo, 0,01 equivalente-grama de um ácido neutraliza 0,01 equivalente-grama de uma base ou 0,01 equivalente-grama de um oxidante oxida 0,01 equivalente-grama de um redutor, e assim por diante. Esse fato é muito importante e é conhecido como PRINCÍPIO DA EQUIVALÊNCIA.

E = M Δ

e = m E

Ex.:

Calcule o número de equivalentes-grama correspondente a 245 g de H2SO4

e = 245 = 5 equivalentes-grama (eq-g) 49

Exercícios

1) Calcular os números de equivalentes-grama existentes em:

a) 2,80 g de KOH

b) 10,6 g de Na2CO3

c) 0,98 g de K2CO3

d) 5,9 g de NaOH

e) 34,8 g de HCl

f) 90,0 g de AlBr3

g) 23,57 g de CaCl2

h) 7,6 g de H3PO4

2) Qual a massa de NaOH que é neutralizada por 0,1 equivalente-grama de HNO3?

3) Quantos gramas de KOH são necessários para neutralizar completamente 19,6 g de H2SO4?

NORMALIDADE

Normalidade ou concentração normal (N) é o quociente entre o número de equivalentes-grama (e1) do soluto e o volume (V) da solução, em litros.

O número de equivalente-grama (e) de uma substância é calculado dividindo-se a massa (m) da substância pelo valor (E) de seu equivalente-grama.

Portanto:

m1

N = E1 V

Unidade: eq-g/L

Significado físico: A normalidade indica quantos equivalentes-grama de soluto existem em cada litro de solução.

A normalidade é uma das maneiras mais importantes de se indicar a concentração das soluções e, irá facilitar os cálculos onde ocorrem reações químicas entre as soluções.

Então, o número de equivalentes-grama (e1) do soluto, será:

Relações entre a normalidade e outras expressões de concentrações das soluções.

Concentração comum (C) e a normalidade (N):

N = e1

V

e1 = m1

E1

N = m1

E1 . V

e1 = V . N

C = N . E1

Concentração em quantidade de matéria (Cn) – (molaridade) e a normalidade (N):

Concentração em quantidade de matéria (Cn), concentração comum (C), normalidade (N) e título em massa (T):

Ex.:

Qual a normalidade de uma solução que tem 7,3 g de HCl dissolvidos em 250 mL de solução?

N = m1

E1 . V

N = 7,3 = 0,8 eq-g/L 36,5 . 0,25

Exercícios

1) Qual a normalidade de uma solução que encerra 11,2 g de KOH em 200 ml de solução?

2) Qual a massa de H2SO4 presente em 250 mL de solução decinormal?

3) Quantos gramas de FeSO4 . 2H2O são necessários para preparar 1 litro de solução aquosa 0,5 N?

4) Qual o volume de solução na qual devem estar dissolvidos 7,6 g de FeSO4, destinados a reações de oxi-redução, a fim de que a solução seja 0,1 N? Fe 2+ → Fe 3+

5) Quantos equivalentes-grama de soluto existem em 200 mL de solução 0,5 N?

6) Quantos equivalentes-grama de soluto existem em 150 mL de qualquer solução 0,2 N?

7) Qual a normalidade de uma solução 0,2 molar de H3PO4?

8) Qual a normalidade de uma solução 0,05 molar de K2Cr2O7, destinada a reações de oxi-redução? Cr 6+ → Cr 3+

9) Qual a normalidade de uma solução de H2SO4 cuja concentração é igual a 24,5 g/L?

DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES

Cn . M1 = N . E1

C = Cn . M1 = N . E1 = 1000 . d . T

Diluir uma solução consiste em adicionar a ela uma porção do solvente puro.

H20

1- Solução mais concentrada.2- Solução mais diluída.

Obs.: O volume e a concentração de uma solução são inversamente proporcionais.

Ex.:

Diluindo-se 200 mL de solução 5 molar de H2SO4 a 250 mL, qual a concentração em quantidade de matéria final?

Vi . Cni = Vf . Cnf200 . 5 = 250 . CnfCnf = 4 molar (mol/L)

Exercícios

1) 200 mL de solução 5 molar de HNO3 foram diluídos com água destilada, até obtermos uma solução 2 molar. Qual o volume de solução final?

2) 100 ml de água foram adicionados a 400 mL de solução 0,5 N de HCl. Qual a normalidade da solução resultante?

3) Qual o volume de água que se deve adicionar a 250 mL de solução 2 N de NaOH, a fim de torná-la 0,5 N?

4) Que volume, em mililitros, de água destilada devemos adicionar a um litro de solução 0,105 M, para torná-la 0,100 M?

5) 250 cm3 de uma solução de H2SO4 forma preparadas a partir de 20 cm3 de ácido concentrado de densidade 1,85 g/cm3 e contendo 96% de H2SO4 em peso. Qual a normalidade da solução resultante?

MISTURAS DE SOLUÇÕES DE MESMO SOLUTO

É comum nos laboratórios de química a mistura de duas ou mais soluções de um mesmo soluto.

miViCi

mfVfCf

1 2

Vi . Cni = Vf . Cnf

Vi . Ni = Vf . Nf

Sol. 1

Sol. final

Sol. 2

Conseqüentemente, teremos:A concentração final é a média

ponderada das concentrações iniciais, tomando-se por “pesos” os volumes correspondentes.

Ex.:

500 mL de uma solução 0,2 N de HCl são misturados a 100 mL de solução 0,8 N do mesmo ácido. Calcule a normalidade da solução resultante.

N = 500 . 0,2 + 100 . 0,8 = 0,3 N 500 + 100

Exercícios

1) Calcule a molaridade de solução obtida pela adição de 250 mL de solução de H2SO4 2 N e 600 mL de solução de H2SO4 0,1 N.

2) 150 mL de HCl de normalidade desconhecida são misturados a 350 mL de HCl 2 N, dando uma solução 2,9 N. Qual a normalidade do ácido inicial?

3) Determine a normalidade de uma solução aquosa de H2SO4 resultante da mistura de 500 mL de uma solução aquosa de H2SO4 2 M com 1.500 mL de solução aquosa do mesmo ácido e de concentração 9,8 g/L.

C = V1 . C1 + V2 . C2

V1 + V2

Cn = V1 . Cn1 + V2 . Cn2

V1 + V2

N = V1 N1 + V2 . N2

V1 + V2