- Em um tubo de ensaio colocar
de solução de água de cal.
- Em outro tubo de ensaio, colocar
de mármore
triturado e adicionar 3 mL de solução aquosa de ácido clorídrico 1:1. Fechá-lo imediatamente com o tubo em “U” e mergulhar a outra extremidade desse tubo na solução de água de cal.
- Deixar o gás formado na reação entre
e a solução de
, borbulhar na solução de água de cal.
- Observar a formação da turvação.
- Continuar recolhendo o gás até que a turvação desapareça, ou seja, ocorra a formação de uma solução.
a) Com base nos resultados observados no experimento 1, diga qual é o tipo de reação que ocorre entre
e os íons
? Explique sua resposta.
b) Qual é a causa da turvação da solução de água de cal?
c) Por que a turvação desaparece à medida que mais gás é borbulhado na solução de água de cal?
d) Escreva equações químicas que representem o que foi observado por você no experimento 2, justificando-as.
a) Com base nos resultados observados no experimento 1, diga qual é o tipo de reação que ocorre entre
b) Qual é a causa da turvação da solução de água de cal?
c) Por que a turvação desaparece à medida que mais gás é borbulhado na solução de água de cal?
d) Escreva equações químicas que representem o que foi observado por você no experimento 2, justificando-as.
Passo 1
O enunciado descreve um experimento em que se gera gás
a partir da reação entre carbonato de cálcio (
) e ácido clorídrico (
), este gás é borbulhado em uma solução aquosa de água de cal (solução de
). Observa-se que a solução de água de cal turva-se ao borbulhar o gás e que, ao continuar a borbulhar mais gás, a turvação desaparece. As perguntas são:
a) Qual é o tipo de reação que ocorre entre e os íons
? Explique.
b) Qual é a causa da turvação da solução de água de cal?
c) Por que a turvação desaparece à medida que mais gás é borbulhado?
d) Escreva equações químicas que representem o que foi observado no experimento 2, justificando-as.
a) Qual é o tipo de reação que ocorre entre
b) Qual é a causa da turvação da solução de água de cal?
c) Por que a turvação desaparece à medida que mais gás é borbulhado?
d) Escreva equações químicas que representem o que foi observado no experimento 2, justificando-as.
Informações relevantes dadas no enunciado (que devemos usar):
- Há uma solução aquosa de água de cal (
) num tubo; isso fornece (em solução) e em pequena concentração (por solubilidade de ). - Noutro tubo,
de mármore ( ) reage com 1:1, formando gás que é conduzido para a água de cal. - Observação experimental: turbidez aparece quando se começa a borbulhar o gás; se borbulha mais gás, a turbidez some.
Passo 2
Vamos entender, passo a passo, o que acontece quando
entra em contato com água e com
. Primeiro uma aula rápida e tranquila sobre dissolução de
e ácidos carbônicos.
Quando
gasoso se dissolve em água, ocorre uma reação reversível formando ácido carbônico (espécie pouco estável, em equilíbrio com
dissolvido):
Explicação:
é o nome dado à espécie resultante da hidratação do
em água (frequentemente tratamos
e
juntos no equilíbrio). Essa espécie pode doar prótons (é um ácido fraco) seguindo estas etapas:
Portanto, em solução aquosa,
age como um ácido (através de
), liberando
e formando bicarbonato
e, em pH mais básico, carbonato
.
Passo 3
Agora, como
(hidróxido) interage com
dissolvido? Aqui entra o conceito de reação ácido-base (neutralização).
Definição rápida: uma reação ácido-base (neutralização) ocorre quando um ácido doa
e uma base aceita esse
(ou quando
reage com um doador de prótons). No nosso caso,
(derivado do
dissolvido) é o ácido fraco e
é a base forte presente na água de cal. As reações que ocorrem são:
Primeira neutralização (ácido → bicarbonato):
Primeira neutralização (ácido → bicarbonato):
Se houver mais
disponível, ocorre a segunda neutralização (bicarbonato → carbonato):
Explicação didática: cada
remove um próton de
ou
, convertendo essas espécies em formas mais desprotonadas (
ou
). Portanto, quimicamente, a interação entre
(i.e.,
) e
é uma reação ácido-base (neutralização).
Passo 4
Agora expliquemos a origem da turbidez (explicação física-química simples e clara).
Na água de cal existe
(resultante da solubilidade de
). Quando se forma
na solução (pela reação do
com
e subsequentes equilíbrios), esses íons
combinam-se com
formando carbonato de cálcio sólido, pouco solúvel:
Ou, de maneira direta e frequentemente citada em livros de química experimental:
Explicação: o
formado é um sólido finamente dividido que fica em suspensão (partículas muito pequenas), espalhando a luz e tornando a solução turva (aspecto leitosa). É essa suspensão de
que vemos como turvação quando começamos a borbulhar
.
Passo 5
Agora entendamos por que, continuando a borbulhar
, a turvação eventualmente desaparece.
Quando há excesso de
dissolvido, aumentam as concentrações de
e
no meio. O
adicional atua sobre o
sólido, convertendo-o em bicarbonato de cálcio solúvel. A equação que descreve essa dissolução (formação de bicarbonato solúvel) é:
Ou, escrita em íons:
Explicação:
é solúvel em água (ao contrário de
). Assim, o sólido
se transforma em espécies solúveis e a suspensão desaparece, fazendo a solução voltar a ficar límpida. Do ponto de vista de equilíbrios (princípio de Le Châtelier): acrescentar mais
desloca os equilíbrios para a direita (formando mais
e
), favorecendo dissolução do carbonato sólido em bicarbonato solúvel.
Passo 6
Agora escrevemos, em ordem e com justificativa curta, as equações químicas que descrevem todo o experimento 2 (geração e ação do gás sobre a água de cal). Seja didático: cada equação vem com uma frase curta de justificativa.
- Reação entre o mármore (
) e o ácido clorídrico ( ) — gera gasoso:
Justificativa: ácido reage com carbonato liberando
(reação clássica de carbonato + ácido).
- Dissolução/hidratação do
no tubo que contém água de cal — formação de ácido carbônico (equilíbrio):
Justificativa:
em água existe parcialmente como
; esse é o ácido que participa das etapas de neutralização.
- Reações ácido–base entre
(ou ) e da água de cal — neutralizações em etapas:
Justificativa:
retira prótons, convertendo ácido carbônico em bicarbonato e, com mais base, em carbonato.
- Formação do precipitado de carbonato de cálcio (causa da turvação):
Alternativa condensada frequentemente usada:
Justificativa:
é pouco solúvel e forma partículas sólidas que turvam a solução.
- Com excesso de
, dissolução do sólido formando bicarbonato de cálcio solúvel (desaparecimento da turvação):
ou em íons:
Justificativa: formação de
solúvel remove o sólido em suspensão, deixando a solução límpida.
Passo 7
Recapitulação curta e motivacional (para você na prova):
- Identifique a geração de
pelo ácido + carbonato; escreva essa equação primeiro. - Depois escreva a hidratação do
e as etapas de neutralização com (formação de e ). - Relacione a presença de
com a formação do precipitado (turbidez). - Finalmente escreva a reação de excesso de
que forma solúvel (clareamento).
Siga essa sequência passo a passo na prova que você acerta a lógica e as equações. Você consegue!
Resposta
a) Reação ácido–base (neutralização):
(e em seguida
).
b) A turvação é causada pela formação de precipitado de carbonato de cálcio: (ou via
).
c) A turvação desaparece porque excesso de dissolve o
formando bicarbonato de cálcio solúvel:
.
d) Equações representativas e justificativas:
(geração de
);
(hidratação, ácido carbônico);
e
(neutralizações);
(precipitação → turvação);
(formação de bicarbonato solúvel → desaparecimento da turvação).
b) A turvação é causada pela formação de precipitado de carbonato de cálcio:
c) A turvação desaparece porque excesso de
d) Equações representativas e justificativas: