O documento descreve um experimento sobre equilíbrios químicos, analisando o efeito da temperatura e concentração em diferentes sistemas. Estuda-se o equilíbrio entre formas hidratadas de cloreto de cobalto e o equilíbrio do cromato de potássio. Realizam-se testes variando a temperatura e adicionando água ou ácido clorídrico, observando as mudanças de cor nos sistemas.

1. Formação : “ Reacções químicas, cinética, equilíbrio e modelação
computacional
Efeito da temperatura e da concentração na progressão global
de uma reacção
Química 11º Ano
Aldo Valentim da Silva
Ana Maria da Silva Fernandes
Margarida Alexandra Catarino Marques Alves
Sofia Isabel Antunes Branco
Setembro de 2010

2. A.L. 1.3 – Química 11º Ano 1
Questão-problema: Como pode evoluir um sistema em equilíbrio quando se faz variar a temperatura ou a concentração?
Objectivos de aprendizagem:
- Seleccionar material/reagentes adequados ao trabalho;
- Planificar as técnicas e regras de segurança a ter, com base nas informações contidas nos rótulos;
- Preparar as soluções de cloreto de cobalto (II) hidratado, de cromato de potássio e de dicromato de potássio;
- Estudar o efeito da variação da temperatura e da concentração no equilíbrio:
CoCl2.xH2O (aq)  CoCl2.(x-y)H2O (aq) + yH2O (l) ΔH > 0
- Estudar o efeito da variação da concentração no equilíbrio:
2CrO42- (aq) + 2H+ (aq)  Cr2O72- (aq) + H2O (l)
- Consolidar o conceito de equilíbrio químico e o Príncipio de Le Chatelier.
Introdução teórica
Quando se dissolve cloreto de cobalto (II) hexahidratado em água, atinge-se um equilíbrio homogéneo traduzido pela equação:
CoCl2.6H2O (aq)  CoCl2.2H2O (aq) + 4H2O (l) ΔH > 0
A forma mais hidratada do cloreto de cobalto apresenta cor rosa, enquanto que a forma menos hidratada apresenta cor azul. Como esta reacção é endotérmica no sentido directo, um aumento de temperatura no sistema reaccional, faz deslocar o equilíbrio no sentido directo, aumentando a concentração da espécie menos hidratada, intensificando-se a cor azul.
rosa azul

3. A.L. 1.3 – Química 11º Ano 2
A solução aquosa de cromato de potássio apresenta uma cor amarela, enquanto que a solução de dicromato de potássio tem uma cor alaranjada. A cor apresentada por estas soluções deve-se à presença dos iões CrO42- (aq) e Cr2O72- (aq), respectivamente. Contudo, em ambas as soluções anteriormente referidas, existem em equilíbrio as duas espécies segundo a equação:
CrO42- (aq)  Cr2O72- (aq) + H2O (l)
Ao adicionar algumas gotas de ácido à solução de cromato vai ocorrendo uma mudança de cor, segundo o equilíbrio químico
2CrO42- (aq) + 2H+ (aq)  Cr2O72- (aq) + H2O (l)
Procedimento experimental
Depois de discutidas algumas informações com os alunos, tais como as equações químicas das reacções (directa e inversa) e a cor das substâncias envolvidas, os alunos deverão elaborar um plano de execução do procedimento.
1.Efeito da variação da temperatura
- Preparar uma solução de cloreto de cobalto (II) hexahidratado;
- Em dois tubos de ensaio, A e B, colocar 5 mL da solução anteriormente preparada;
- Colocar o tubo A num banho de gelo;
- Colocar o tubo B num banho de água quente (aproximadamente 80ºC);
- Registar as observações (as alterações de cor).
amarelo laranja

4. A.L. 1.3 – Química 11º Ano 3
2.Efeito da concentração
- Numerar cinco tubos de ensaio, 1,2,3,4 e 5, e colocar 3 mL da solução preparada;
- Adicionar aos tubos 1 e 2, 1 mL e 2 mL de água desionizada respectivamente;
- Adicionar aos tubos 3 e 4, 1 mL e 2 mL de ácido clorídrico concentrado respectivamente;
- Adicionar ao tubo 5, uma pequena quantidade de cloreto de cobalto (II) hexahidratado;
- Registar as observações.
3.Efeito da concentração no equilíbrio químico do cromato de potássio
- Preparar uma solução de cromato de potássio de concentração 0,05 mol dm-3 , de dicromato de potássio de concentração 0,05 mol dm-3 e de ácido clorídrico de concentração 1 mol dm-3;
- Colocar num tubo de ensaio A, 5 mL de solução aquosa de cromato de potássio;
- Colocar num tubo de ensaio B, 5 mL de solução aquosa de dicromato de potássio;
- Adicionar ao tubo de ensaio A, gota a gota, a solução de ácido clorídrico, até observar mudança de cor;
- Registar as observações.
Material / Reagentes:
- Tubo de ensaio e respectivo suporte; - Pipetas graduadas;
- Copos; - Pipetador;
- Balões de diluição; - Esguicho com água desionizada;
- Vidros de relógio; - Conta-gotas;
- Varetas; - Gelo;
- Espátulas; - CoCl2.6H2O (s)
- Funis de vidro; - K2 Cr2O7 (s)
- Balança; - K2 CrO4 (s)
- Placa de aquecimento; - HCl (aq)

5. A.L. 1.3 – Química 11º Ano 4
Observações/ Registos:
Informações retiradas dos rótulos
Cloreto de cobalto (II) hexahidratado
R22
Nocivo por ingestão.
R42
Possibilidade de sensibilização por inalação.
R43
Possibilidade de sensibilização em contacto com a pele.
R49
Pode causar cancro por inalação.
R50
Muito tóxico para os organismos aquáticos.
R53
A longo prazo pode provocar efeitos negativos no ambiente aquático.
S2
Manter fora do alcance das crianças.
S22
Não respirar o pó.
S45
Em caso de acidente ou indisposição consultar imediatamente um médico (se possível mostrar o rótulo do produto).
S53
Evitar a exposição – obter instruções especiais antes de usar.
S60
Elimina-se o produto e recipiente como produtos perigosos.
S61
Evitar a sua libertação para o meio ambiente.

6. A.L. 1.3 – Química 11º Ano 5
Dicromato de potássio
R36
Irritante para os olhos.
R37
Irritante para as vias respiratórias.
R38
Irritante para a pele.
R43
Possibilidade de sensibilização em contacto com a pele.
R45
Pode causar cancro.
S28
Em caso de contacto com a pele lavar imediata e abundantemente com...(produto adequado a indicar pelo fabricante).
S44
Em caso de indisposição consultar um médico (se possível mostrar-lhe o rótulo do produto).
S53
Evitar a exposição – obter instruções especiais antes de usar.
Ácido clorídrico
R34
Provoca queimaduras.
R37
Irritante para as vias respiratórias.
S2
Manter fora do alcance das crianças.
S26
Em caso de contacto com os olhos lavar imediata e abundantemente em água e chamar um médico.
1.Efeito da variação da temperatura
Tubo de ensaio
T= 0ºC
T= 80ºC
A
Rosa
___
B
___
Azul

7. A.L. 1.3 – Química 11º Ano 6
2.Efeito da concentração
Adição
Tubo 1
Tubo 2
Tubo 3
Tubo 4
Tubo 5
1mL H2O
Rosa claro
__
__
__
__
2mL H2O
__
Rosa pálido
__
__
__
1 mL HCl
__
__
Mancha azulada
__
__
2 mL HCl
__
__
__
Mancha azulada mais nítida
__
CoCl2.6H2O (s)
__
__
__
__
Azul
Amostra padrão
Rosa-avermelhado
3.Efeito da concentração no equilíbrio químico do cromato de potássio
Adição
Tubo A
Tubo B
___
Amarelo
Laranja
HCl (aq)
Vai ficando laranja
___

8. A.L. 1.3 – Química 11º Ano 7
Cálculos para preparação de soluções:
1. Massa a pesar para preparar 50 mL da solução de cromato de potássio de concentração
0,05 mol dm-3
[ K2 CrO4] = 0,05 mol dm-3
M (K2 CrO4) = 194,19 g mol-1
V= 50 mL
2. Massa a pesar para preparar 50 mL da solução de dicromato de potássio de concentração
0,05 mol dm-3
[ K2 Cr2O7] = 0,05 mol dm-3
M (K2 Cr2O7) = 294,18 g mol-1
V= 50 mL
3. Volume para preparar 50 mL da solução de ácido clorídrico de concentração
1 mol dm-3
36 % (m/m)
HCl 1,19 g ml-1
M = 36,46 g mol-1
n mol
n
v
n
C 3 2,5 10
0,050
0,05       
m n M m g
n
m
M       0,73
m g
mL
m
mL
g
solução 1190
1 1000
1,19
  
m g
m
m
m m soluto
solução
soluto %( / )  100  428,4
n mol
n
v
n
C 3 2,5 10
0,050
0,05       
m n M m g
n
m
M       0,48
as unidades são em
corpo
"redondo"/"normal".
As grandezas em
itálico
os termos
"qualificativos" são em
corpo
"redondo"/"normal"

9. A.L. 1.3 – Química 11º Ano 8
n n c V c V V mL i f i i f f i        4,26
Fazendo a diluição da solução:
Interpretação de resultados/Questões pós-laboratoriais:
1. Explique o efeito da variação da temperatura no equilíbrio químico?
Um aumento da temperatura faz progredir a reacção no sentido directo, formação do
composto menos hidratado de cor azul. Uma diminuição da temperatura faz deslocar o
equilíbrio no sentido inverso, formando-se o composto mais hidratado de cor rosa.
2. Qual o efeito da diluição com a água, sobre o estado de equilíbrio?
A adição de água ao sistema reaccional, provoca o deslocamento do equilíbrio de azul
para rosa. Este facto explica-se pelo efeito simultâneo de diluição das espécies intervenientes
no equilíbrio, que o vai deslocar no sentido inverso, até atingir um novo estado de equilíbrio de
acordo com o Principio de Le Chatelier.
 
CoCl .6H O 
CoCl .2H O
2 2
2 2 Q 
3. Qual o efeito do aumento da concentração de iões cloreto?
Quando se dissolve cloreto de cobalto (II) em água, forma-se o ião complexo
[Co(H2O)6]2+ (aq) e iões Cl- (aq). Por adição da solução aquosa de ácido clorídrico, pode
formar-se o ião complexo [CoCl4]2- (aq), segundo a equação:
[Co(H2O)6]2+ (aq) + 4Cl- (aq)  [CoCl4]2- (aq) + 6H2O (l)
devido ao aumento da concentração de iões cloreto, o equilíbrio desloca-se no sentido directo,
dando uma tonalidade azulada ao sistema reaccional.
  3 11,75
11,75
 
  
HCl mol dm
n mol
n
m
M
4,3 mL
conseguem medir
centésimas de mL?
têm de identificar o sistema
reaccional...
têm de identificar o sistema
reaccional...
não é importante
referir que a água um
dos produtos da
reacção directa?
Que sucede ao equilíbrio do sistema
químico quando se adiciona água?
têm de identificar o sistema
reaccional...

10. A.L. 1.3 – Química 11º Ano 9
4. Qual o efeito do aumento da concentração de CoCl2.6H2O (s) ?
A adição de cristais CoCl2.6H2O (s) ao sistema reaccional em equilíbrio (rosa), explica- se pelo aumento da concentração de [Co(H2O)6]2+, o que irá deslocar o equilíbrio no sentido directo, adquirindo uma cor azul.
5. Qual o sentido exotérmico e qual o sentido endotérmico da reacção? Fundamente a sua resposta.
A reacção é endotérmica no sentido directo, uma vez que, segundo o Principio de LeChatelier, os sistemas evoluem no sentido de consumir o calor que lhes é fornecido, ou seja no sentido endotérmico, e quando aquecido o sistema reaccional adquiriu a cor azul.
CoCl2.6H2O (aq)  CoCl2.2H2O (aq) + 4H2O (l) ΔH > 0
Assim sendo, a reacção inversa será endotérmica.
6. Qual o efeito da adição de ácido à solução em ião cromato?
A adição de iões hidrónio, faz deslocar o equilíbrio no sentido directo formando-se ião dicromato de cor laranja.
2CrO42- (aq) + 2H+ (aq)  Cr2O72- (aq) + H2O (l)
rosa azul
amarelo laranja

11. A.L. 1.3 – Química 11º Ano 10
Ficha de consolidação
1. Observe com atenção o rótulo de uma embalagem de cloreto de cobalto (II) hexahidratado.
1.1. Quais as informações que constam no rótulo do reagente?
Nome do reagente, símbolo de perigosidades, R e S.
1.2. Que outros símbolos de perigosidade conhece, para além do que consta no rótulo?
Corrosivo, inflamável, nocivo, explosivo…
1.3. De que modo as substâncias tóxicas podem penetrar no organismo?
Por inalação, por ingestão e por contacto directo.
2. Para a reacção traduzida pela equação
CoCl2.6H2O (aq)  CoCl2.2H2O (aq) + 4 H2O (l) ΔH > 0
Seleccione a(s) afirmação(ões) correcta(s).
A – O excesso de Cl- tem como consequência a formação de mais complexo azul.
B – Por adição de água, o equilíbrio desloca-se no sentido de formação dos produtos de reacção.
C – A cor azul da solução deve-se ao complexo [Co(H2O)6]Cl2.
D – O arrefecimento da solução provoca um deslocamento do equilíbrio no sentido inverso.
A e D
3. Seleccione o gráfico que pode traduzir a reacção que ocorre na solução preparada na aula prática.
D

12. A.L. 1.3 – Química 11º Ano 11
4. O galo da figura seguinte, é um “indicador” do grau de
humidade da atmosfera. Quando o tempo está bom e seco ele fica
azul e quando o ar está carregado de humidade fica rosa. Explique
a variação de cor do “galo”, com base no equilíbrio:
CoCl2.6H2O (aq)  CoCl2.2H2O (aq) + 4 H2O (l)
Pelo Princípio de Le Chatelier , ao aumentar a quantidade de água (humidade), o equilíbrio desloca-se
no sentido inverso, isto é, no sentido dos reagentes, acentua-se a cor rosa.
5. Um grupo de alunos colocou, num tubo de ensaio, 5,0 ml de solução de dicromato de potássio e
10,0 ml de uma solução aquosa 0,05 mol dm-3 em hidróxido de sódio. A reacção que ocorre é a
seguinte:
Cr O (aq) 2OH (aq) 2CrO (aq) H O(l) 2
amarelo
2
4
laranja
2
2 7      
 
Em seguida, os alunos dividiram a solução por três tubos de ensaio, que numeraram de 1 a 3, e
colocaram-nos num suporte.
→ Ao tubo 1 nada acrescentaram.
→ Ao tubo 2 adicionaram 10 gotas de uma solução aquosa 0,05 mol dm-3 em hidróxido de
sódio.
→ Ao tubo 3 adicionaram 10 gotas de uma solução aquosa 0,05 mol dm-3 em ácido
clorídrico.
Após terem realizado esta actividade, os alunos compararam as cores das soluções dos tubos 2 e 3
com a cor da solução do tubo 1. O que observaram os alunos? Justifique.
No tubo 2, após a adição de NaOH (aq), a solução ficou amarela, uma vez que aumentou a
concentração em OH-. O sistema evoluiu no sentido da reacção directa. No tubo 3, após a adição de
HCl (aq), a concentração em OH- diminui, e aumenta a concentração em iões H+, pois o ião OH-
proveniente da base reage com o ião H+ proveniente do ácido originando H2O. Ao diminuir a
concentração em OH-, o sistema vai evoluir no sentido da reacção inversa. A cor laranja acentua-se.
neste item 5 indicam
as cores. No 4
também deviam
indicar