Estudo do equilíbrio químico com o programa LeChat

O programa LeChat 2.1 - Simulações em Equilíbrio Químico - consiste basicamente numa ilustração no computador, de forma gráfica, do fenómeno do Equilíbrio Químico.

Permite visualizar as alterações produzidas em sistemas químicos gasosos por alterações de concentrações de reagentes ou produtos, temperatura do sistema ou pressão (volume) a que o sistema está sujeito, em conformidade com o Princípio de Le Chatelier.

Segue-se uma explicação deste Princípio, retirado daqui:

As diferentes formas de alterar um estado de equilíbrio para uma reacção química têm uma coisa em comum:

Um sistema em equilíbrio responde a qualquer perturbação com uma alteração que tende a contrariar a perturbação a que foi sujeito.

De facto:  (sugiro que siga as várias hiperligações de forma a obter explicações muito importantes para uma eficaz compreensão)

• A perturbação aumento de concentração de um componente do sistema é seguida de consumo desse componente, até se atingir um novo estado de equilíbrio.
• A perturbação aumento de temperatura favorece a transformação em que há absorção de calor, o que tende a fazer diminuir a temperatura do sistema.
• A perturbação diminuição de volume de uma mistura gasosa, com consequente aumento do número de moléculas por unidade de volume (e, assim, aumenta a pressão do sistema), é seguida da transformação no sentido em que diminui o número de moléculas (assim, tendendo a diminuir a pressão do sistema).

A generalização acima feita deve-se a Le Chatelier e é justamente conhecida por Princípio de Le Chatelier.

O efeito de pressão acima mencionado merece dois comentários adicionais. Primeiro, faz-se notar que este efeito de pressão é-o aliado a variações de volume do sistema, pois são estas que implicam alterações nas concentrações das espécies em equilíbrio. Não é o efeito decorrente de se adicionar, sem variação de volume, outro gás que nada tenha a ver com a reacção.

Por exemplo, o equilíbrio N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g) não é alterado por adição do gás inerte árgon, ainda que, com isso, a pressão total do sistema aumente. É que, não havendo variação de volume, as concentrações dos gases N₂, H₂, NH₃ (e, também, as pressões parciais) não variam. Também não é o aumento de pressão total decorrente de aumento de temperatura que está a ser considerado.

Por outro lado, é de notar que a diminuição do número de moles de gases como consequência de uma diminuição de volume - aumento de pressão - se corresponde a uma tentativa do sistema em diminuir a sua pressão, pode, também, ser considerada uma tentativa do sistema em diminuir o seu volume. O fenómeno central, aqui, é que um aumento de concentração global de todas as espécies se traduz numa alteração que tende a contrariar esse aumento.

Ao iniciar o programa existe uma janela em que está explicado o seu funcionamento (bastante simples). Pode descarregá-lo aqui.

Existem roteiros que permitem utilizar o programa de forma orientada e que pode encontrar aqui. Recomendo que os sigam pois poderão retirar o máximo proveito do programa. Nota: Os anos referidos aplicam-se ao programa que vigorava anteriormente. Comece por explorar os do 10º.

Para saber mais sobre o equilíbrio químico e constantes de equilíbrio, sugiro que siga esta ligação.

Os metais alcalinos atacam de novo e os alcalino-terrosos dão uma ajuda

Aqui estão mais uns vídeos que mostram a reacção que os metais alcalinos e os alcalino-terrosos têm com a água. Valem pela informação e pelo facto de estarem em português. Podemos observar facilmente a crescente reactividade à medida que descemos em ambos os grupos da tabela periódica.

Pode encontrar aqui outros vídeos sobre o tema.

Desafio: Proponho que os alunos interessados escrevam as equações químicas (acertadas) referentes às reacções químicas que aqui ocorrem. Devem fazê-lo sem consulta, claro. Podem utilizar este recurso para confirmar o acerto. Expliquem também por que acontece esse aumento de reactividade quando se desce o grupo. Bom trabalho!

Acerto de equações químicas

Mais uma vez, a reacção violenta entre a água e os metais alcalinos sódio e potássio.

Desafios:

1. Escrever e acertar a equação química que descreve a reacção do sódio com a água. Digo apenas que os produtos da reacção são o hidróxido de sódio e o hidrogénio.
2. O que terá causado a explosão? Terá algo a ver com os produtos formados?
3. O que acontecerá se colocarmos umas gotas de fenolftaleína no final da experiência? Porquê?
   

Factores que afectam a rapidez das reacções químicas: temperatura, concentração, superfície de contacto e presença de catalisador

Estes pequenos vídeos mostram que, modificando alguns parâmetros, é possível tornar uma reacção química mais lenta ou mais rápida.

Efeito da temperatura
Reacção entre o carbonato de cálcio e o ácido clorídrico. Ambos os tubos têm iguais quantidades de carbonato de cálcio e de ácido (com a mesma concentração).

 

Efeito da superfície de contacto entre os reagentes (estado de divisão dos reagentes)
Reacção entre o carbonato de cálcio e o ácido clorídrico. Ambos os erlenmeyers têm igual quantidades de carbonato de cálcio e de ácido (com a mesma concentração).

 

Efeito da concentração dos reagentes
Reacção entre o magnésio e o ácido clorídrico. Ambos os tubos levam a mesma quantidade de magnésio mas um dos tubos tem ácido com maior concentração.

 

 

Efeito da adição de um catalisador
Reacção de decomposição do peróxido de hidrogénio (água oxigenada). Ambos os tubos levam a mesma quantidade de peróxido de hidrogénio, mas a um dos tubos será adicionado óxido de manganês (IV) que actua como catalisador.

Desafios:

1) Por que motivo o aumento da temperatura faz, de modo geral, aumentar a rapidez das reacções químicas?
2) Por que motivo o aumento da área de contacto entre os reagentes faz aumentar a rapidez das reacções químicas?
3) O que significa, no vídeo 2, o patamar da linha azul?
4) No vídeo 3, qual o tubo em que a reacção ocorreu mais rapidamente e porquê?
5) O óxido de manganês (IV) no vídeo 4 é um reagente? Qual a sua função? No final há menos óxido de manganês (IV)? 

Bom trabalho.

Estudo das reacções químicas: visualização e factores que afectam a sua velocidade (temperatura e concentração)

A seguinte aplicação (clique na imagem) possibilita estudar as reacções químicas. Fazendo variar factores como a temperatura e a concentração de cada substância, é possível visualizar a transformação de reagentes em produtos (e vice-versa), bem como a forma como cada um desses factores afecta a velocidade das reacções químicas.

Nota: Necessita de ter Java instalado no seu PC.



Desafios:

1) Comente a afirmação "Este programa não está a infringir a lei da conservação da massa".
2) Comente a afirmação "A temperatura está relacionada com a rapidez com que se movimentam as substâncias em estudo".
3) Comente a afirmação "O aumento da temperatura permitiu obter os produtos de reacção mais rapidamente".

5 grupos reacções químicas mais comuns: síntese, decomposição, combustão e reacções de substituição simples e dupla

Este vídeo exemplifica o que acontece a nível atómico e molecular em alguns exemplos de cada um dos grupos de reacções químicas mais comuns. Mesmo para quem não domina bem o inglês este vídeo é de grande utilidade, já que apresenta os fenómenos em causa de uma forma bastante clara.

Observem bem o que está a acontecer. Tentem relacionar o que estão a ver com a Lei da Conservação da Massa.

Para quem ainda não domina totalmente a linguagem da química e não entende a que substâncias correspondem algumas fórmulas químicas, não se preocupe. Brevemente, tudo se tornará mais claro. Podem, no entanto, começar desde já a relacionar os símbolos químicos e os números que surgem de cada lado da equação, com as moléculas e átomos que estão representados no vídeo.

Brevemente colocarei aqui alguns desafios.

Indicador ácido-base caseiro

Para além dos indicadores ácido-base já referidos anteriormente, a fenolftaleína e o tornesol, também podemos fazer facilmente em nossas casas um indicador utilizando a couve roxa.

Este vídeo permite-nos ter uma escala de cores de forma a ser possível classificar, quanto ao seu carácter químico, as soluções que venham a testar em casa.

Este vídeo mostra como o indicador foi feito e a sua utilização na identificação do carácter ácido-base de várias soluções. Recomendo que maximizem o vídeo para que seja mais fácil perceber quais foram as soluções testadas.

Desafio: E que tal experimentar em casa e depois contar aqui os resultados das experiências que realizaram?

Ácido-Base: Reacções de neutralização

Os seguintes vídeos tentam demonstrar o que são reacções de neutralização. Analisa-os com atenção e responde às questões. Vai ser necessário vê-los mais do que uma vez e podes sempre utilizar a barra de controlo para voltar a trás. O software que utilizei para a animação foi, mais uma vez, o Crocodile Chemistry. A imagem à esquerda tem como objectivo saber quais os reagentes utilizados pois, nos vídeos, estão em inglês.

A representação tridimensional permite entender melhor o que está a decorrer entre os reagentes. Analisa-a com atenção.

Vídeo 1 - Reacção entre o hidróxido de potássio e o ácido nítrico.

Vídeo 2 - Reacção entre o hidróxido de sódio e o ácido clorídrico.

Questões (a lista poderá crescer): Responde no teu caderno e, quando tiveres as soluções, podes colocá-las aqui escrevendo um comentário. Antes de responderem ou colocarem questões, leiam primeiro os comentários anteriores. Muitas vezes já foram correctamente respondidas e essas dúvidas esclarecidas. Não serão publicados respostas ou comentários sem identificação.

1) O que é uma reacção de neutralização? Que produtos de reacção se obtêm?
2) Qual o nome do sal formado no primeiro vídeo? Relaciona esse nome com o nome dos reagentes utilizados.
3) Qual o nome do sal formado no segundo vídeo? Relaciona esse nome com o nome dos reagentes utilizados.

4) Escreve todas as 6 possíveis equações (de palavras) de neutralização que é possível obter com os reagentes indicados na imagem. (Duas delas já aparecem nos vídeos).

5) Sendo assim, quais os 6 sais que é possível obter com os reagentes indicados na figura?
6) Se necessitássemos do sal nitrato de cálcio no laboratório e este estivesse esgotado, que reacção poderias executar, sabendo que tinhas à disposição qualquer ácido e base de que necessitasses? Escreve a equação de palavras que descreve essa reacção.
7) E se pretendesses obter sulfato de magnésio? Escreve a equação de palavras que descreve essa reacção.

Bom trabalho!

Visualização de reacções químicas

O seguinte vídeo mostra várias reacções químicas entre metais e o ácido clorídrico. Analisa-as com atenção e responde às questões. Vai ser necessário ver o vídeo mais do que uma vez e podes sempre utilizar a barra de controlo do vídeo para voltar a trás. O software que utilizei para a animação chama-se Crocodile Chemistry. Atenção: é preciso manter sempre presente que os átomos e moléculas não têm cor nem são esferas.

Questões (a lista poderá crescer): Responde no teu caderno e, quando tiveres as soluções, podes colocá-las aqui escrevendo um comentário. Antes de responderem ou colocarem questões leiam primeiro os comentários anteriores. Muitas vezes já foram correctamente respondidas e essas dúvidas esclarecidas.

Não serão publicadas respostas sem identificação.

1. De todos os metais usados qual foi o mais reactivo?
2. De todos os metais usados qual foi o menos reactivo?
3. Escreve a equação de palavras e diz quais os produtos finais da reacção entre o zinco e o ácido clorídrico?
4. Ainda na reacção entre o zinco e o ácido clorídrico, compara o que está a acontecer a nível atómico com o que está representado na equação química de palavras.
   
5. A que se deve a cor com que ficou a solução quando foi utilizado o ferro?

Bom trabalho!

Imagens do manual do 8º que muitos alunos ainda não têm

Dado que muitos dos meus alunos do 8º ainda não têm o manual a que têm direito, aqui ficam algumas imagens do mesmo. Clique nas imagens para ampliar.

Exemplos de reacções químicas

Os vídeos que se seguem mostram algumas reacções químicas.

1) Reacção entre nitrato de prata e o hidróxido de sódio com a formação de nitrato de sódio e um precipitado de hidróxido de prata.

2) Reacção entre hidróxido de sódio e o cloreto de cobalto (II)

3) Mais reacções de precipitação

4) Reacção entre o sódio e o cloro (gás amarelo no interior do balão)

5) Reacção entre os metais alcalinos e a água

6) Decomposição do dicromato de amónio (VI) por acção do calor
Os produtos são vapor de água, azoto gasoso e o resíduo verde produzido é o óxido de crómio (III). Por algum motivo, esta também é conhecida como a experiência do vulcão.

7) Reacção oscilante de Briggs-Rauscher

As reacções envolvidas nesta experiência são algo complexas mas o efeito é extraordinário.

8) Síntese do nylon

Reparem bem nos símbolos de segurança

9) Redução do azul de metileno pela glucose

Questões: (a lista irá crescendo) Responde escrevendo um comentário.

Não serão publicadas respostas sem identificação.

(1) Escreve a equação de palavras para as reacções nº1 e 6.
(2) O resultado da reacção nº4 faz parte da nossa dieta. Qual o seu nome?
(3) Identifica os símbolos de segurança que surgem nos rótulos dos reagentes da experiência nº 8
(4) Para cada uma das reacções diz quais as pistas presentes que te permitem concluir que estás na presença de uma reacção química.

Bom trabalho!

Metais alcalinos + água = bum!!

Reparem o que acontece quando se colocam metais alcalinos em contacto com a água. Notem bem o aumento da reactividade à medida que descemos no grupo I.