Química 3 - Apostila 4 - PÁGINA DE QUÍMICAprofjoaoneto.com/2010/quimica3_apostila4.pdf · ......
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QUÍMICA 3 - APOSTILA 4
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Em um sistema fechado, o equilíbrio é atingido quando: as propriedades macroscópicas ficam inalteradas; no estado final, coexistem reagentes e produtos; as concentrações das espécies participantes permanecem constantes; as velocidades das reações direta e inversa são iguais.
A (g) + B(g) C(g) + D(g)
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Análise Gráfica do Equilíbrio
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Quando o equilíbrio é atingido com a concentração de reagentemaior que a do produto: [R] > [P] no equilíbrio
É uma reação que ocorre com maior extensão no sentido deformação dos reagentes e, evidentemente, com menor extensão nosentido de formação dos produtos.
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Quando o equilíbrio é atingido com maior concentração de produtodo que de reagente: [P] > [R] no equilíbrio
A reação ocorre em maior extensão para a formação dos produtos e,evidentemente, com menor extensão no sentido de formação dosreagentes
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Quando o equilíbrio é atingido com concentrações iguais deproduto e de reagente: [R] = [P] no equilíbrio
Ambas as reações, direta e inversa, ocorrem com mesmaintensidade.
Kc – constante de equilíbrio em termos deunidades de concentrações em quantidade dematéria (mol/L).
De sua expressão, não participam substâncias queapresentam concentração constante como, porexemplo, um sólido, e o seu valor varia com atemperatura.
322
23
322
]][[][
][][
23
YXXYK
RPK
XYYX
cc =⇒=
→+
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Kp – constante de equilíbrio em termos deunidades de pressões parciais (atm ou mmHg).
De sua expressão, só participam substânciasgasosas, e o seu valor também varia com atemperatura.
322
23
322
))(()(
][][
23
pYpXpXYK
RPK
XYYX
pp =⇒=
→+
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ncp RTKK ∆= )(
Sólidos e líquidos
estão fora
Só entra gases
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Kc e Kp só irão alterar-se se variar atemperatura. A constante de equilíbrio,para uma dada reação, dependeunicamente da temperatura.
Se o valor de K é menor do que 1, aconcentração do reagente predomina, istoé, a reação ocorre em pequena extensão, daesquerda para a direita.
Se K é grande, a formação do produto éfavorecida, isto é, a reação ocorre emgrande extensão, da esquerda para a direita.
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A expressão da constante de equilíbrio éfeita pela concentração molar dosprodutos elevados aos seus expoentesestequiométricos, dividida pelosreagentes elevados com seus expoentes.
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2
3
2
322
23
322
225
0016,036,0
]2,0][20,0[]60,0[
]][[][
][][
23
−=
=⇒=
=⇒=
→+
MK
KK
YXXYK
RPK
XYYX
c
cc
cc
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]22,0][22,0[]56,1[
]][[][
][][
02
222
222
=
=⇒=
>∆→+
c
cc
K
YXXYK
RPK
HXYYX
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Prof. Msc João Neto 24
4,3375,34
5,13]2[
]5,1.[]3[][
].[][
5,132.
5,133/
005.
22
2
2
23
22
2
223
≅⇒=⇒=
=⇒=
+→←
ccc
cc
KKK
KSO
OSOK
Lmol
Lmol
LmolEqu
Lmol
Lmolx
LmolCR
LmolInic
OSOSO
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Prof. Msc João Neto 265,25,022][][5,05,011][][
21
63525
255]1[]2[5
]1[]2[5
]1[]2[25
]1].[1[]2].[2[25
]].[[]].[[
2211./
1211.
2
22
2
2
22
2
22
22
222
⇒+⇒+=⇒−⇒−=
⇒=
=⇒+=−
+=−⇒−
+=
−
+=⇒
−
+=
−−++
=⇒=
++−−
+→+
xHeCOxOHeCO
x
xxx
xxxx
xx
xx
xxxx
OHCOHCOK
xxxxEquxxxxCRL
molL
molL
molL
molInic
HCOOHCO
c
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34
7
22
43
24
53
)(5)(3)(4
105101105
)101()101).(105(
)()).((
2
−−
−
−
−−
×=⇒×
×=
×
××=
=
+→←
pp
p
p
ggg
KK
K
pNbClpNbClpNbClK
NbClNbClNbCl
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42,0415,053,022,0
)53,0()47,0).(47,0(
][]].[[
147,0
147,0
153,0][
47,047,053,0.47,047,047,0/
001.
3
25
1
)(2)(3)(5
≅⇒=⇒=
=⇒=
=
+→←
ccc
cc
ggg
KKK
KPCl
ClPClK
Lmol
Lmol
Lmol
Vn
molmolmolequilmolmolmolPC
molInic
ClPClPCl
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xy
x>yVx>Vy
25,041
2.21.1
]].[[]].[[
=⇒=
=⇒=
+→←+
cc
cc
KK
KBADCK
DCBA
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Deslocamento de equilíbrio
Concentração
Pressão
Temperatura
Concentração
↑[ ] – desloca para o lado oposto
↓[ ] – fica do mesmo lado
N2 + 3H2 2NH3
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↑[N2] – desloca p/ direita (favorece produtos)
Temperatura
↑T – desloca para o lado ΔH>0
↓T – desloca para o lado ΔH<0
A + B AB ΔH=+10kJ
Endotérmico
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Pressão
↑P – desloca para o lado volume <
↓P – desloca para o lado volume >
A(g) + B(g) AB(g)
Volume <
Volume >
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Endotérmico
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Exotérmico
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Exotérmico
↑volume ↓Pressão
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Equilíbrio iônico
][1log
3+=
OHpH
][1log −=
OHpOH
143 10]].[[ −−+ =OHOH
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)º25(1410][12
10][5
10][][log
123
53
33
CpOHpHOHpH
OHpHOHouOHpH pH
=+=⇒=
=⇒=
=−=
−+
−+
−++
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[H+] pH caráter
10-3 3 Ácido
10-7 7 Neutro
10-11 11 Básico
Solução 1: pH=3 [H+]=10-3
Solução 2: pH=5 [H+]=10-5
Solução 1 é 100 vezes mais ácida que solução 2
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Solução Tampão Conceito: Manter o pH do meio praticamente constante,
mesmo com adições moderadas de ácidos ou bases.
Composição Química:Ácido Fraco e sal derivado desse ácido
Ex: Ácido Acético e Acetato de Sódio
Base fraca e um sal derivado desta base
Ex: Hidróxido de amônio e Cloreto de Amônio
Obs: O tampão pode ser considerado um equilíbrio parconjugado ácido-base de Bronsted-Lowry.
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46Prof. Msc João Neto
Ácido
Ácido
Básico
Básico
Neutro
Neutro
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Prof. Msc João Neto 481000
101010
10][
10][
8
10][
10][
11
)(
36
3
6
83
3
112
=
=⇒=
=
=
=
=
=
=
−
−
−−
−+
−−
−+
razão
razãorazão
OH
H
pH
NaHCO
OH
H
pH
OHMg
49Prof. Msc João Neto
50Prof. Msc João Neto
48,952,0103,3log10log
103,31log
][1log
103,3][
1033,0][103
10][
10103].[10]].[[
1013101101
3)(
10
10
10
95
14
514
555
33
2
=−=⇒−=
×=⇒=
×=
×=⇒×
=
=×⇒=
××××
+ →
−+
−+
−+−
−+
−+−−+
−−−
−+
pHpHpH
pHH
pH
H
HH
HOHH
OHAlOHAl OH
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Hidrólise Salina: Quando um sal é dissolvido emágua, pode ocorrer uma reação chamada hidrólise,que é o inverso da reação de neutralização.
águaSalBaseÁcido +→←+neutralização
hidrólise
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Caráter Hidrólise Kh
Ácido ForteNeutro
Não apresenta hidrólise
-Base Forte
Ácido ForteÁcido
Hidrólise do cátionBase Fraca
Ácido FracoBásico
Hidrólise do ânionBase Forte
Ácido Fraco***
Hidrólise do cátion e do
ânionBase Fraco***Depende do
valor do Ka e do Kb
b
wh K
KK =
a
wh K
KK =
ba
wh KK
KK×
=
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⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
−
+
−
+
−
+
−
+
ForteÁcidoHClCl
FracaBaseOHNHNHClNH
ForteÁcidoSOHSO
ForteBaseNaOHNaSONa
ForteÁcidoHClCl
FracaBaseOHZnZnZnCl
FracoÁcidoHCNCN
ForteBaseNaOHNaNaCN
ÁcidocaráterdeSal
NeutrocaráterdeSal
ÁcidocaráterdeSal
BásicocaráterdeSal
444
422
442
22
2)(
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pHAcidezpH
Acidez
ÁcidocaráterdeSal
BásicocaráterdeSal
NeutrocaráterdeSal
ClNHNaClNaF
ForteÁcidoHClCl
FracaBaseOHNHNHClNH
ModeradoÁcidoHFF
ForteBaseNaOHNaNaF
ForteÁcidoHClCl
ForteBaseNaOHNaNaCl
<>>
<
−
+
−
+
−
+
<<
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
4
444
60Prof. Msc João Neto
++
−−
+→+
+→+
→
HOHNHOHNH
OHHFOHF
hidrólisesofreNãoNaCl
424
2
Produto de Solubilidade
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Produto de solubilidade não deve serconfundido com solubilidade!
Solubilidade é a quantidade máxima de umasubstância que pode ser dissolvida emdeterminada quantidade de solvente, enquantoproduto de solubilidade é o nome dado a umaconstante de equilíbrio.
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10S
55S
24
2S
555
24
24
24
2S
24
24
10K
1010K
]SO][Ba[K
101010
SOBaBaSO)b
]SO][Ba[K)a
SOBaBaSO
−
−−
−+
−−−
−+
−+
−+
=
×=
=
+→←
=
+→←
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Prof. Msc João Neto 66
14S
255S
22S
555
22
53
12
22
102,3K)104(102K
]F][Ca[K
104102102
F2CaCaF
mol102yg1056,1y
g78mol1mol.g78
38219F40140Ca
CaF
F2CaCaF
−−−
−+
−−−
−+
−−
−
−+
×=→×××=
=
×××
+→←
×=×−−−−−−−
−−−−−
=×==×=
+→←
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Prof. Msc João Neto 68
M10]CrOAg[
M10M102M10
CrOAg2CrOAg
xM10
x10x4
104
x4104]x[]x2[104
]CrO[]Ag[K
xx2x
CrOAg2CrOAg
442
444
2442
4
3 12312
312212
24
2s
2442
−
−−−
−+
−
−−
−−
−+
−+
=
×
+→←
=
=⇒=×
=×⇒=×
=
+→←
69Prof. Msc João Neto
70Prof. Msc João Neto
5
6
33
24
2
333
24
24
105,2
1025
105105
]][[
105105105
−
−
−−
−+
−−−
−+
×=
×=
×××=
=
×××
+→←
S
S
S
S
K
K
K
SOBaK
SOCaCaSO
71Prof. Msc João Neto
72Prof. Msc João Neto
12
84
244
22
444
22
104
104101
)102(101
]][[
1012101101
2)(
−
−−
−−
−+
−−−
−+
×=
×××=
×××=
=
××××
+→←
S
S
S
S
K
K
K
OHMgK
OHMgOHMg
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Aumentar o rendimento quer dizer que deveremos deslocar a reação no sentido direto, ou seja, para a direita, onde passaremos a ter mais metanol. Julgando as afirmativas:a)↓pressão – desloca para o lado que o volume é maior (esquerda);b)↑temperatura – desloca para o lado que a reação é endotérmica, ou seja, para aesquerda;c)↑H2 – desloca para a direita onde será consumido;d)O catalisador não desloca o equilíbrio. Apenas aumenta a velocidade;e)↓CO – o equilíbrio favorece o lado que está o composto. Lado esquerdo.
ExotérmicaEndotérmica
<Volume>Volume
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Exotérmica
Volumes iguais
Aumentar a velocidade da reação direta quer dizer que deveremos deslocar a reação nosentido direto, ou seja, para a direita. É importante observar que os fatores que alteram avelocidade vão influenciar no resultado. Julgando as afirmativas:a) ↑ concentração – desloca para o lado oposto ao qual está o composto. A concentração é umfator que aumenta a velocidade da reação – lado direito;b) ↓ concentração – desloca para o lado que a reação é endotérmica, ou seja, para a esquerda;Quando diminuímos a concentração, reduzimos assim a velocidade.c)↑Temperatura – aumenta a velocidade da reação;d)O catalisador aumenta a velocidade da reação tanto direta quanto inversa;e)Pulverizar é reduzir a pó. Nesse caso a superfície de contato aumenta, aumentando assim avelocidade da reação.
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9][
1log
][][
10][
10][101
10][][
?][
101][
9
145
14
5
=⇒=
=<
=
=××
=×
=
×=
−
+−
−−
−−−
−−+
−
−+
pOHOH
pOH
ácidoHOH
OH
OH
OHH
OH
H
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Bicarbonato sofre hidrólise, aumentando o pH (solução é básica (antiácido).
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básicocaráterOHHCNOHCN
fracoácidoHCNCN
fortebaseNaOHNa
CNNaNaCN
LmolMmolymLy
mLmolmolxgx
gmolmolg
xNxC
xNa
NaCN
−−
−
+
−+
+→+
⇒=
⇒=
+→
==−−−−−−−−
−−−−−−=−−−−−−−
−−−−−
======
2
/4,04,01000
2501,01,09,4
491/49
1411412112
23123
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22
22
]].[[
2
−+
−+
=
+→
IPbK
IPbPbI
s
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Prof. Msc João Neto 87
][105,3][1035,0
][100,125][10125,0
][108
101].[]108[101
][]102[101][][
102
23)(
34
934
8
34
16234
16
2349
2523
4925
234
3325234
32
3
34
2243
−−−−
−−−−
−−
−−−−
−−−−+
−
−+
=×⇒=×
=×⇒=×
=×
×⇒×=×
×=×⇒=
×
+→
POPO
POPO
POPO
POPOCaK
POCaPOCa
s