Em uma prática, um estudante colocou em um béquer água destilada e adicionou pequena quantidade de fenolftaleína. Ele então mergulhou parcialmente um tubo de vidro aberto em ambas extremidades e colocou um pequeno fragmento de sódio metálico no interior deste tubo. Foi observada a intensa liberação de um gás inflamável (pegou fogo ao aproximar-se um fósforo aceso) e houve mudança de coloração da água de incolor para rosa. Com base nestas informações responda:
a. Qual o gás liberado durante a reação do sódio metálico com a água?
b. O que indica a mudança de cor da água contendo fenolftaleína?
c. Escreva a equação química balanceada da reação ocorrida entre o sódio e a água.
a. Qual o gás liberado durante a reação do sódio metálico com a água?
b. O que indica a mudança de cor da água contendo fenolftaleína?
c. Escreva a equação química balanceada da reação ocorrida entre o sódio e a água.
Passo 1
O enunciado dá uma experiência: um fragmento de sódio metálico foi colocado dentro de um tubo que estava parcialmente mergulhado em água contendo fenolftaleína. Observou-se: (i) intensa liberação de um gás inflamável (pegou fogo ao aproximar um fósforo), e (ii) a água mudou de incolor para rosa. As perguntas são:
a. Qual o gás liberado durante a reação do sódio metálico com a água?
b. O que indica a mudança de cor da água contendo fenolftaleína?
c. Escreva a equação química balanceada da reação ocorrida entre o sódio e a água.
a. Qual o gás liberado durante a reação do sódio metálico com a água?
b. O que indica a mudança de cor da água contendo fenolftaleína?
c. Escreva a equação química balanceada da reação ocorrida entre o sódio e a água.
Informações relevantes do enunciado que vamos usar:
- Havia sódio metálico (
), água ( ) e fenolftaleína presente. - Foi observado gás inflamável que se acende com fósforo (teste qualitativo de inflamabilidade).
- A fenolftaleína mudou a solução de incolor para rosa (indica mudança de acidez/basicidade).
Passo 2
Identificar o gás inflamável pela observação prática.
Explicação didática: quando um gás liberado de uma reação “pega fogo” ou produz pequena explosão ao aproximar-se uma chama, isso costuma indicar presença de hidrogênio. O hidrogênio é um gás inflamável que queima facilmente na presença de oxigênio do ar segundo a reação .
Ligando com a química do sódio: metais alcalinos como reagem vigorosamente com água, liberando hidrogênio gasoso e formando uma base (uma solução alcalina). Portanto, o gás inflamável observado é o hidrogênio, isto é,
.
Explicação didática: quando um gás liberado de uma reação “pega fogo” ou produz pequena explosão ao aproximar-se uma chama, isso costuma indicar presença de hidrogênio. O hidrogênio é um gás inflamável que queima facilmente na presença de oxigênio do ar segundo a reação
Ligando com a química do sódio: metais alcalinos como
Passo 3
Explicar o que significa a mudança de cor da fenolftaleína (didática sobre indicador).
O que é fenolftaleína e como ela funciona:
O que é fenolftaleína e como ela funciona:
- Fenolftaleína é um indicador ácido-base que é incolor em soluções ácidas e neutras e fica rosa/fúcsia em soluções básicas.
- A transição de cor ocorre aproximadamente na faixa de
entre e . Para valores de a fenolftaleína adquire cor rosa.
Interpretação da mudança observada: a água, originalmente incolor com fenolftaleína (neutra ou levemente ácida), tornou-se rosa, o que indica que a solução tornou-se básica (alcalina). Isso confirma que, na reação com
, formou-se uma base em solução — tipicamente hidróxido de sódio,
, que aumenta a
.
Passo 4
Escrever a equação química molecular e balanceá-la passo a passo (didática sobre balanceamento).
- Escrevendo a reação esperada sem balancear na forma molecular:
- Contagem de átomos no lado esquerdo (antes de balancear) e no direito:
- Lado esquerdo:
; (de ); . - Lado direito (com uma unidade de
e uma de ): ; ; (de ) (de ) totalizando — não bate com o esquerdo.
- Estratégia para balancear: ajustar coeficientes inteiros mínimos para que o número de cada tipo de átomo seja igual nos dois lados. Um jeito comum é observar que
tem dois hidrogênios; na direita o hidrogênio aparece em e em . Para equilibrar os hidrogênios, coloque coeficiente em e em :
- Verificação final da conservação de átomos:
- Lado esquerdo:
; ; . - Lado direito:
(de ); (de ); (de ) (de ) total .
Tudo balanceado.
Portanto a equação molecular balanceada é:
Passo 5
Mostrar também a forma iônica, que explica por que a solução fica básica (ligando teoria e observação).
Quando metálico reage com água, o sódio se oxida a íon
e o oxigênio/hidrogênio da água forma íons hidróxido
além de liberar
gasoso. A equação iônica que deixa claro os íons em solução é:
Quando
Daí a presença de
livres explica o aumento de pH e a coloração rosa da fenolftaleína.
Passo 6
Contexto prático e segurança (breve, encorajando):
- A reação é fortemente exotérmica (libera calor) e pode ser violenta para quantidades maiores de
; o hidrogênio formado pode inflamar pela própria temperatura da reação ou com uma faísca. - Em provas e experimentos, reconhecer os sinais (efervescência, chama com fósforo, fenolftaleína ficando rosa) permite concluir sobre
e formação de base sem medidas de pH sofisticadas. Você já está no caminho certo vendo a conexão entre observação experimental e equações químicas!
Resposta
a.
b. Indica que a solução ficou básica (alcalina) — a fenolftaleína fica rosa em .
c.
b. Indica que a solução ficou básica (alcalina) — a fenolftaleína fica rosa em
c.