Reações em Soluções Aquosas

Reações em Soluções
Aquosas
Classificação
• Reações sem transferência de elétrons:
•
•
Reações de precipitação;
Reações de neutralização.
• Reações com transferência de elétrons:
•
Reações de oxirredução.
Reações de Precipitação
•
•
•
O produto da reação é uma fase sólida insolúvel em água (precipitado).
A precipitação ocorre quando a concentração de um produto começa a exceder a
solubilidade daquela substância, então, qualquer quantidade a mais deste produto
precipita na solução.
Exemplo:
AgNO3(aq) + HCl(aq)
•
 = precipitado (ppt).
AgCl(s) + HNO3(aq)
Solubilidade para Compostos Iônicos
• Solubilidade:
é a quantidade de substância que pode ser dissolvida em
certas quantidades de solventes.
• Exemplo: Apenas 4 × 10-5 mol de BaSO4 dissolve-se em 1 L de água a 25 °C.
• Substâncias com solubilidade menor que 0,01 mol/L podem ser consideradas
insolúveis.
Solubilidade para Compostos Iônicos
Compostos iônicos solúveis
Exceções importantes
NO3-
Nenhuma
C2H3O2-
Nenhuma
Cl-
Compostos de Ag+, Hg22+ e Pb2+
Br-
Compostos de Ag+, Hg22+ e Pb2+
I-
Compostos de Ag+, Hg22+ e Pb2+
SO4Compostos iônicos insolúveis
S2-
Compostos de Sr2+, Ba2+, Hg22+ e Pb2+
Exceções importantes
Compostos de NH4+ dos cátions de metais alcalinos e Ca2+, Sr2+ e Ba2+
CO32-
Compostos de NH4+ dos cátions de metais alcalinos
PO43-
Compostos de NH4+ dos cátions de metais alcalinos
OH-
Compostos dos cátions de metais alcalinos e Ca2+, Sr2+ e Ba2+
Exemplo
•
NaF, NaCl, CaCl2, CaF2 são todos eletrólitos fortes, mas somente o CaF2 é insolúvel
em água. Escreva a equação para a reação que ocorre quando soluções aquosas
moderadamente concentradas de NaF e CaCl2 são misturadas.
NaF(s)
CaCl2(s)
2NaF(aq) + CaCl2(aq)
2Na+(aq) + 2F-(aq) + Ca2+(aq) + 2Cl-(aq)
Ca2+(aq) + 2F-(aq)
Na+(aq) + F-(aq)
Ca2+(aq) + 2Cl-(aq)
CaF2(s) + 2NaCl(aq) (equação molecular)
CaF2(s) + 2Na+(aq) + 2Cl-(aq) (equação iônica)
CaF2(s) (equação iônica simplificada)
Exercícios
• 1. AgNO3, KI, KNO3 e AgI são todos eletrólitos fortes, mas somente o último
AgI é insolúvel em água. Escreva as equações para a reação que ocorre
quando soluções de concentrações moderadas de AgNO3 e KI são
misturadas.
• 2.
Proponha três soluções aquosas que poderiam ser empregadas para
precipitar PbCl2 (insolúvel) de uma solução de Pb(NO3)2.
Resolução
•
1.
AgNO3(aq) + KI(aq)
AgI(s) + KNO3(aq) (equação molecular)
Ag+(aq) + NO3-(aq) + K+(aq) + I-(aq)
AgI(s) + K+(aq) + NO3-(aq) (equação iônica)
Ag+(aq) + I-(aq)
AgI(s) (equação iônica simplificada)
•
2.
NaCl  [Pb(NO3)2(aq) + 2NaCl(aq)
HCl  [Pb(NO3)2(aq) + 2HCl(aq)
KCl  [Pb(NO3)2(aq) + 2KCl(aq)
PbCl2(s) + 2NaNO3(aq)]
PbCl2(s) + 2HNO3(aq)]
PbCl2(s) + 2KNO3(aq)]
Reações de Neutralização
•
•
Em uma reação de neutralização, isto é, de um ácido com uma base, o produto
sempre será sal e água.
Exemplo:
HCl(aq) + NaOH(aq)
•
•
NaCl(aq) + H2O(l)
Nesta reação um mol de íons H+ do HCl se combinam com um mol de íons OH- do
NaOH para formar um mol de moléculas de água.
A razão estequiométrica do HCl para o NaOH é 1:1.
Equações
HCl(aq) + NaOH(aq)
H+(aq) + Cl-(aq) + Na+(aq) + OH-(aq)
H+(aq) + OH-(aq)
NaCl(aq) + H2O(l) (equação molecular)
Na+(aq) + Cl-(aq) + H2O(l) (equação iônica)
H2O(l) (equação iônica simplificada)
Titulação Ácido-Base
• Titulação: é a determinação da concentração molar de um ácido em uma
solução aquosa pela adição vagarosa de uma solução básica de
concentração conhecida na solução do ácido e vice-versa.
• Ponto de equivalência: número de mols de íons H+ é igual ao número de
mols de íons OH-.
• O ponto de equivalência é observado pela mudança de coloração da solução
devido à adição de um indicador (substância que confere diferente
coloração à solução dependendo do pH).
Titulação Ácido-Base
Titulação Ácido-Base
• Ponto de equivalência:
Exemplo
•
25,00 mL de uma solução de H2SO4, de concentração desconhecida, é titulada com uma
solução de NaOH 0,1200 mol/L. Se são necessários 38,14 mL de solução de NaOH para
atingir o ponto de equivalência, qual a concentração molar do ácido?
H2SO4(aq) + 2NaOH(aq)
𝑛𝑏𝑎𝑠𝑒
𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒
𝑛𝑏𝑎𝑠𝑒
0,1200 =
0,03814
𝑀𝑏𝑎𝑠𝑒 =
𝑛𝑏𝑎𝑠𝑒 = 0,0045768 mol
Na2SO4(aq) + 2H2O(l)
𝑛á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 𝑛𝑏𝑎𝑠𝑒 × 𝑅𝐸
𝑀á𝑐𝑖𝑑𝑜 =
𝑛á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 0,0045768 × 0,5
𝑛á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 0,0022884 mol
𝑀á𝑐𝑖𝑑𝑜 =
𝑛á𝑐𝑖𝑑𝑜
𝑉á𝑐𝑖𝑑𝑜
0,0022884
0,025
𝑀á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 0,0915 mol/L
Exercício
• 15,00 mL de uma solução de Ba(OH)2 são exatamente neutralizados por
31,40 mL de HCl 0,1428 mol/L. A reação na titulação pode ser escrita:
Ba(OH)2(aq) + 2HCl(aq)
Qual a concentração da base?
BaCl2(aq) + 2H2O(l)
Resolução
Ba(OH)2(aq) + 2HCl(aq)
𝑛á𝑐𝑖𝑑𝑜
𝑉á𝑐𝑖𝑑𝑜
𝑛á𝑐𝑖𝑑𝑜
0,1428 =
0,03140
𝑀á𝑐𝑖𝑑𝑜 =
𝑛á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 0,004484 mol
BaCl2(aq) + 2H2O(l)
𝑛𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝑛á𝑐𝑖𝑑𝑜 × 𝑅𝐸
𝑀𝑏𝑎𝑠𝑒
𝑛𝑏𝑎𝑠𝑒
=
𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒
𝑛𝑏𝑎𝑠𝑒 = 0,004484 × 0,5
𝑛𝑏𝑎𝑠𝑒 = 0,002242 mol
𝑀𝑏𝑎𝑠𝑒 =
0,002242
0,015
𝑀𝑏𝑎𝑠𝑒 = 0,1495 mol/L
Reações de Oxirredução
• São reações que envolvem a transferência de elétrons entre os átomos.
• Oxidação: ocorre oxidação quando substâncias ou espécies químicas
perdem elétrons.
Na0
Na+ + e-
• Redução: é um ganho de elétrons.
Ca2+ + 2e-
Ca0
• Agente oxidante: substância ou espécie química que ganha elétrons.
• Agente redutor: substância ou espécie química que perde elétrons.
Exemplo
Fe(s) + 2H+(aq)
0
+1
Fe2+(aq) + H2(g)
+2
0
Fe0
H+
Aumenta o número de oxidação de zero
para +2
Diminui o número de oxidação de +1 para
zero
Perde elétrons
Ganha elétrons
É oxidado pelo H+
É reduzido pelo Fe0
É agente redutor (reduz H+ a H2)
É agente oxidante (oxida Fe0 a Fe2+)
Números de Oxidação (Nox) mais Comuns
•
•
•
•
•
•
•
•
Átomos na forma elementar (H) ou molecular (H2)  Nox = zero.
Íons monoatômicos  Nox = carga do íon (Ca2+, Cl-, Al3+).
Não-metais  geralmente tem Nox negativo.
Oxigênio  normalmente -2.
Hidrogênio  +1 quando ligado a não-metais e -1 quando ligado a metais.
Halogênios  o Nox do flúor é sempre -1 enquanto para os outros halogênios é -1 na
maioria dos compostos.
A soma dos números de oxidação de todos os átomos de um composto neutro é zero.
A soma dos números de oxidação de todos os átomos de um íon poliatômico é igual à carga
do íon (íon hidrônio, H3O+  Nox = +1).
Série de Atividade em Solução Aquosa
• Série
de atividade: lista
de metais dispostos em
ordem decrescente de
facilidade de oxidação.
Série de Atividade em Solução Aquosa
Cu(NO3)2
Cobre metálico
Prata metálica
AgNO3
Exercícios
• Balanceie as seguintes equações:
1. MnO2 + KClO3 + KOH
2. H2C2O4 + KMnO4
3. K2Cr2O7 + HBr
4. HNO3 + Cu
5. MnO2 + HCl
K2MnO4 + KCl + H2O
CO2 + MnO + K2O + H2O
KBr + CrBr3 + H2O + Br2
Cu(NO3)2 + NO + H2O
MnCl2 + H2O + Cl2
Resolução
+4 -2
+1 +5 -2
+1-2 +1
Δe- = 2e-
(oxidação)
6MnO2 + 2KClO3 + KOH
+1 +6 -2
+1 -1
+1 -2
K2MnO4 + KCl + H2O
Δe- = 6e- (redução)
6MnO2 + 2KClO3 + 12KOH
3MnO2 + KClO3 + 6KOH
6K2MnO4 + 2KCl + 6H2O
3K2MnO4 + KCl + 3H2O
Resolução
1. 3MnO2 + KClO3 + 6KOH
2. 5H2C2O4 + 2KMnO4
3. K2Cr2O7 + 14HBr
3K2MnO4 + KCl + 3H2O
10CO2 + 2MnO + K2O + 5H2O
2KBr + 2CrBr3 + 7H2O + 3Br2
4. 8HNO3 + 3Cu
3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
5. MnO2 + 4HCl
MnCl2 + 2H2O + Cl2