04 - (UFSCAR-SP) Quando se dissolve cloreto de cobalto (II) em ácido clorídrico, HCl(aq), ocorre o seguinte equilíbrio:
À temperatura ambiente, a cor dessa solução é violeta.
a) O que acontece com a cor da solução quando se adiciona mais água?
b) O que acontece com a cor da solução quando se adiciona mais ácido clorídrico? Justifique a resposta
a) O que acontece com a cor da solução quando se adiciona mais água?
b) O que acontece com a cor da solução quando se adiciona mais ácido clorídrico? Justifique a resposta
Passo 1
O enunciado descreve o equilíbrio químico (em solução aquosa) entre a espécie rosada e a azulado:
Informações dadas e o que é pedido:
- Temos duas espécies em equilíbrio:
(cor rosa) e (cor azul). - A solução em temperatura ambiente aparece violeta (mistura das duas cores).
- (a) Pergunta: o que acontece com a cor quando se adiciona mais água?
- (b) Pergunta: o que acontece com a cor quando se adiciona mais ácido clorídrico (HCl)? Justificar.
Nada mais foi pedido.
Passo 2
Conceito-chave: equilíbrio químico e princípio de Le Chatelier.
- Em equilíbrio, a constante de equilíbrio (lei de ação de massas) para esta reação pode ser escrita, aproximando atividades por concentrações, como
Aqui
é uma constante (àquela temperatura),
é a concentração do complexo azul,
é a concentração do íon rosado e
é a concentração do ânion cloreto.
- Princípio de Le Chatelier (explicado de forma simples): se perturbarmos um sistema em equilíbrio (mudando concentrações, pressão ou temperatura), o equilíbrio se desloca no sentido que tende a minimizar essa perturbação. Em outras palavras: se você adicionar um reagente, o equilíbrio tende a consumir esse reagente (desloca para o produto); se você adicionar um produto, desloca para o reagente.
Passo 3
Entendendo a cor violeta: a solução é violeta porque há presença simultânea das duas espécies em quantidades comparáveis — mistura do rosa com o azul. Mudar o equilíbrio muda as proporções e, portanto, a cor percebida.
Passo 4
Análise do efeito de adicionar água (pergunta a).
- O que a adição de água faz fisicamente? Dilui as concentrações das espécies aquosas (reduz
e também reduz as concentrações dos complexos), e além disso a água é produto da reação (6 ). - Pelo princípio de Le Chatelier: adicionar produto (água) favorece o sentido que consome produto, ou seja, desloca o equilíbrio para a esquerda (formando mais
, a espécie rosada). - Pela expressão do equilíbrio: se
diminui por diluição, então o denominador fica menor (especialmente sensível porque é ), o quociente atual tende a aumentar em relação a , e o sistema corrige deslocando para a esquerda até restabelecer . Isso reduz a concentração do complexo azul e aumenta a concentração do complexo rosa. - Conclusão: ao adicionar água, a solução fica mais rosada (mais para o rosa/rosa-pálido) — ou seja, o tom violeta desloca-se em direção ao rosa.
Passo 5
Análise do efeito de adicionar ácido clorídrico (HCl) (pergunta b).
- O que a adição de HCl faz? Aumenta
(ionização completa em solução aquosa), sem consumir diretamente os complexos. O aumento de é um aumento de um reagente do equilíbrio. - Pelo princípio de Le Chatelier: adicionar reagente (
) faz o equilíbrio deslocar para a direita, consumindo e formando mais (complexo azul). - Pela expressão do equilíbrio: aumentar
aumenta o denominador; imediatamente (se calculado com as novas concentrações) fica menor que , então a reação se desloca para a direita até que . Isso aumenta e diminui . - Conclusão: ao adicionar HCl, a solução fica mais azul (o tom violeta desloca-se em direção ao azul).
Passo 6
Observações úteis para a prova (dicas rápidas e amigáveis):
- Sempre identifique quais espécies são reagentes e quais são produtos; pense: “adicionar X → para qual lado o sistema vai para consumir X?”.
- Lembre que potências (como
) tornam o efeito da mudança de concentração mais pronunciado (pequenas mudanças na provocam grandes mudanças na razão). - Um extra: como
(reação endotérmica), aumentar a temperatura também favoreceria a formação do produto (desloca para a direita, tornando a solução mais azul); diminuir a temperatura favoreceria o rosa. Só lembrando, não pediram temperatura, mas é um ponto que aparece frequentemente em provas.
Resposta
(a) A solução ficará mais rosada (desloca para o complexo rosa).
(b) A solução ficará mais azul (desloca para o complexo azul).
(b) A solução ficará mais azul (desloca para o complexo azul).