Equilíbrio Químico

Por Jéssica Bernardo

EQUILÍBRIO QUÍMICO NO COTIDIANO

O interesse no equilíbrio químico

           A certa dificuldade em se compreender o conceito de equilíbrio químico por parte dos alunos , logo surgi a necessidade de colocar o quão importante é este conceito e se fazer um link com a realidade , pois a rigor, todas as reações químicas são equilíbrios (Milagres e Justi, 2001). Um exemplo prático da importância desse conhecimento é na aplicação na indústria, saber controlar uma reação e obter melhores rendimentos é de vital importância econômica. Quando uma reação reversível – isto é, aquela que se processa nos dois sentidos – acontece em um sistema fechado, depois de algum tempo, característico para cada reação, estabelece-se um equilíbrio químico. Isto quer dizer que, nesse ponto, as velocidades da reação direta (formação) e da reação inversa (decomposição) são iguais. Outra característica do equilíbrio é que as concentrações de todas as espécies presentes permanecem constantes (isto não significa que elas sejam iguais).

         O equilíbrio é dinâmico, isto é, que quando um equilíbrio é atingido as reações não param de acontecer, mas simplesmente acontecem com a mesma velocidade nos dois sentidos. Uma maneira simples e bastante eficiente para esclarecer esses conceitos é tentar encontrar exemplos que ilustrem as mudanças ocorridas num equilíbrio pela alteração da temperatura, pressão ou concentração. Neste caso, o exemplo mais utilizado é o equilíbrio

2NO₂(g)↔ N₂O₄(g) 

por uma razão muito simples: esses gases apresentam colorações diferentes: enquanto o NO₂ é castanho avermelhado, o N₂O₄ é incolor. Assim, quando “deslocamos” o equilíbrio em um sentido ou em outro, podemos verificar facilmente um aumento ou diminuição na intensidade da coloração avermelhada, “denunciando” para onde o equilíbrio está sendo deslocado. Este artigo apresenta um roteiro simples de obtenção desse equilíbrio, através do uso de dois reagentes relativamente simples de serem encontrados em laboratório: fio de cobre e ácido nítrico.

Equilíbrio químico e chuva ácida

 A chuva ácida já vem sendo bastante abordada e tem sido usada para introduzir os conceitos de acidez e basicidade no Ensino Médio, em uma tentativa de aproximar a Química do cotidiano do aluno. Considerado tema transversal obrigatório pelos PCN (Parâmetros Curriculars Nacionais), o meio ambiente passou a ser utilizado como tema de estudo para o ensino de várias disciplinas, principalmente a Química.(Química Nova,2005).

           A chuva ácida é um fenômeno causado pela poluição da atmosfera. Ela pode acarretar muitos problemas para as plantas, animais, solo, água, construções e, também, às pessoas.       A chuva ácida reage com metais e carbonatos, atacando muitos materiais usados na construção civil, como mármore e calcários. Os óxidos de enxofre (SO2 e SO3) e de nitrogênio(N₂ ,O, NO e NO₂  presentes na atmosfera formam ácidos fortes, aumentando a acidez da água da chuva.

No experimento aqui apresentado pode se conhecer como se forma um dos componentes da chuva ácida e o que acontece com monumentos feitos de alguns materiais, como o mármore, quando expostos por vários anos a esse tipo de poluição atmosférica, também podem ser exploradas as reações químicas em fase gasosa e a ação do ácido em compostos carbonatados, os aspectos dinâmicos e qualitativos do equilíbrio químico, além dos processos de mudança de estado físico.

Experimental

Parte 1: Obtenção do equilíbrio

2NO₂(g)↔ N₂O₄(g)

Materiais

• Fio de cobre (1 cm de comprimento, com 2-5 mm de diâmetro)

• 1,5 mL de ácido nítrico (HNO3) comercial concentrado

• Balão volumétrico de 200 mL com tampa (ou uma garrafa de vidro transparente com     rolha de cortiça)

• Béquer ou um vidro de maionese

• Pipeta (ou um conta-gotas limpo de remédio – 1mL equivale a 20 gotas)

• Gelo e água fervendo

Procedimento

          Em um lugar ventilado, coloque alguns pedaços de fio de cobre em uma garrafa de vidro e adicione com o conta-gotas 1,5 mL de ácido nítrico. Em seguida, tampe a garrafa com a rolha e deixe o gás se formar. Estabelecido o equilíbrio, pode-se demonstrar facilmente o princípio de Le Chatelier alterando-se a temperatura do sistema e visualizando-se as mudanças ocorridas através do deslocamento do equilíbrio em função dessas mudanças. Pode-se colocar a garrafa dentro de um recipiente contendo um banho de gelo (0°C) e em contato com água fervendo. Procedendo dessa maneira, determina-se qual das reações é exotérmica e qual é endotérmica. Vejamos:

2NO₂(g)↔ N₂O₄(g)

Vermelho tijolo Incolor

      Assim, quanto mais avermelhado estiver o interior do balão, é sinal de que a concentração de NO2 aumentou (e, conseqüentemente, a concentração de N2O4 diminuiu) ou, quanto “mais incolor” estiver o sistema,é sinal de que a concentração de NO2 diminuiu (aumentando a concentração de N2O4 ). Neste caso, observando os resultados apresentados na Figura 1,podemos concluir que a obtenção do gás N2O é um processo exotérmico:

2NO₂(g)↔ N₂O₄(g) ∆H < 0

Parte 2: Provocando a chuva ácida

Material

• Bico de Bunsen ou fogareiro de camping

• Bomba de aquário

• Pedaços de mangueira

• 2 vidros com tampa (frascos vazios de maionese)

• Água

Procedimento

Monte um esquema de acordo com a Figura 2.

      É necessário fazer dois furos na tampa de um dos vidros e na rolha. Na tampa do segundo vidro, é preciso fazer apenas um furo. Faça a ligação com um pedaço de mangueira da saída de ar da bombinha de aquário com a rolha da garrafa. Com outra mangueira, conecte o outro furo à tampa do vidro 1, e por último conecte o vidro 1 ao vidro 2. Coloque um pouco de água no vidro 2 e aqueça o recipiente. Após colocar no gelo e na água quente a garrafa da parte 1 deste experimento, retire a tampa da garrafa (que contém o gás) e coloque a rolha com os dois furos. Ligue e a bombinha e observe o que acontece.

      A bomba empurra o gás que estava na garrafa para o vidro 1. No vidro 2, a água fervente passa vapor de água para o vidro 1. No vidro 1, o vapor de água se encontra com o NO₂, formando HNO₃.Ácido e água condensam, formando uma solução ácida que pode ser identificada através de papel indicador tornassol azul ou colocando-se um pedaço de casca de ovo em contato com a solução. A casca de ovo, por conter carbonato, reage com o ácido e libera gás carbônico (CO₂), que pode ser identificado através da formação de pequenas bolhas. 

Atenção: ao final, deposite o restante de ácido nítrico e de cobre da reação em um frasco de descarte.