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Relatório de Equilíbrio Químico - Aula Prática de Físico Química I DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE EQUILÍBRIO DE ESTERIFICAÇÃO DO ÁCIDO ACÉTICO POR ETANOL EM SOLUÇÃO AQUOSA Docente: Cinthia S. Soares Discentes: Tamyres Bernardo e Thales Matheus Data de realização da prática: 01/12/2017 Data de entrega do relatório: 15/12/2017 Introdução Reações químicas ocorrem quando certas substâncias se transformam em outras substâncias distintas do seu estado inicial (reagentes) e, assim formam um ou mais produtos. Uma reação química é dita em equilíbrio quando “tanto a reação direta quanto a reação inversa continuam ocorrendo com velocidades iguais, mas nenhuma variação líquida é observada” (KOTZ et. al, 2005), ou seja, não há variações de composições no meio reacional. Considere a reação a seguir: aA + bB cC + dD Conforme representado pela dupla seta, pode-se perceber que a reação pode acontecer em ambos os sentidos, tanto visando o consumo dos reagentes e a formação do produto quanto vice-versa. Mesmo que isso ocorra, chega um determinado momento da reação química em que a quantidade de reagentes e produtos torna-se estável. Quando a mudança líquida dos produtos e reagentes é zero, diz-se que a reação atingiu o equilíbrio, esse ocorre de maneira dinâmica, ou seja, a reação não para de acontecer, tanto no sentido inverso quanto no sentido direto elas ocorrem de maneira constante. Nestas reações, não há apenas a conversão de reagentes em produtos, mas é possível, também, a conversão de produtos em reagentes. A maioria das reações ocorre de maneira reversível. Assim, quando elas atingem o estado de equilíbrio o número de espécies de reagentes convertidos em produtos torna-se igual ao número de espécies de produtos convertidos em reagentes. É por isso que no equilíbrio, não há mudança observável na concentração de reagentes e produtos. Se, inicialmente, a taxa de reação direta é maior do que a taxa de reação reversa, durante o curso da reação, a concentração de reagentes diminui e a concentração de produtos aumenta. Uma vez que a taxa de uma reação é diretamente proporcional à concentração, a taxa de reação direta diminui com o tempo, enquanto a taxa de reação aumenta. Quando o equilíbrio é atingido, ambas as taxas tornam-se iguais. O equilíbrio químico pode ser representado pela figura 1. Figura 1 - Gráfico de reações em equilíbrio químico Fonte: https://descomplica.com.br/blog/quimica/resumo-equilibrio-quimico/ Todas as reações químicas possuem uma determinada quantidade máxima de produtos formados e uma determinada quantidade de reagente consumido, em equilíbrio químico. Sendo assim, é possível escrever uma única quantidade para essas reações relacionando as quantidades de produtos e as quantidades de reagentes. O quociente de uma reação (Q), quando a mesma encontra-se em equilíbrio, será igual à constante de equilíbrio (K) dessa reação. Logo: �= = [ ] [ ] [ ] [ ] Sendo assim, a constante de equilíbrio é a expressão matemática afirma que para uma reação reversível em equilíbrio, a temperatura e pressão constante, certa proporção de reagente e concentração de produto terá um valor constante. Nas reações químicas, um catalisador pode ser utilizado para que o sistema atinja o equilíbrio mais rápido, contudo ele não afetará o estado de equilíbrio e nem a constante de equilíbrio. Quando a constante de equilíbrio apresenta valores maiores do que 1 significa dizer que a reação que os reagentes foram convertidos a produtos ao atingir o equilíbrio. Quando ela apresenta valores inferiores a 1 os produtos foram convertidos a reagentes. O objetivo da prática foi determinar a constante de equilíbrio da reação de esterificação do ácido acético por etanol através de uma solução aquosa previamente preparada. O presente relatório demonstrará como foi realizada toda a prática no laboratório assim como os resultados obtido e suas discussões. Materiais e métodos Previamente um dos técnicos responsáveis pelo laboratório separou sete Erlenmeyers, devidamente identificados, e adicionou, em cada um deles, 5 mL de uma solução de ácido clorídrico (HCl) 3 mol/L. Em seguida, o mesmo realizou a adição dos seguintes substâncias nos Erlenmyers identificados anteriormente. Nos frascos separados, identificados e ordenados por números crescentes, adicionou-se respectivamente: 5 mL de água destilada, 5 mL de acetato de etila, 4 mL de acetato de etila e 1 mL de água destilada, 4 mL de acetato de etila e 1 mL de ácool etílico, 4 mL de acetato de etila e 1 mL de ácido acético e, no último frasco, 4 mL de álcool etílico e 1 mL de ácido acético. Após o preparo dos frascos, manteve-se o sistema em repouso por 1 semana. Finalmente, em cada um dos erlenmyers, adicionou-se 1 gota de uma solução de fenolftaleína e, com uma bureta de 50 mL, fez-se a titulação de cada uma das soluções contidas no frasco contra uma solução aquosa de hidróxido de sódio (NaOH) 1 mol/L. Anotou-se os resultados. Resultados, tratamento de dados e discussão Os volumes necessários de NaOH 1 mol/L para realizar a neutralização de cada uma das soluções encontra-se representado na tabela 1. Tabela 1 - Volumes de NaOH consumidos na titulação de cada frasco Nº do Erlenmyer (mL) 1 2 3 4 5 6 7 15,10 44,90 42,80 31,90 36,70 56,20 24,90 A reação envolvida no equilíbrio químico realizado no procedimento experimental pode ser representada da seguinte forma: CH3COOH(aq) + CH3CH2OH(l) CH3COOC2H5(l) + H2O(l) Para se determinar a constante de equilíbrio de esterificação do ácido acético por etanol, em uma solução aquosa, analisou-se a concentração de cada reagente e de cada produto, determinando o valor de cada termo a partir da expressão abaixo: �= [ � �� � ]. [� �] [ � ��]. [ � ���] Inicialmente, utilizou-se o quociente da reação Q, pois não se sabe se a mesma atingiu ou não o equilíbrio. Sendo assim, Q só será reconhecido como Keq quando houver a confirmação houve o equilíbrio. No final de todas as cálculos realizados para cada Erlenmyer será possível dizer se o sistema, nos frascos, chegou ou não ao equilíbrio químico e assim, será feita a determinação da constante Keq.  Erlenmyer 1 Nesse frasco, estava contido apenas 5 mL do catalisador ácido clorídrico e água. Portanto, a neutralização do ácido pela base ocorre apenas por conta do ácido clorídrico. A partir disso, pode-se determinar o número de mols e, consequentemente, a massa de água presente na solução de HCl de acordo com as seguintes etapas: Dados: ρ��� = , g/mL 1) Calcular a massa de HCl em solução: ρ��� = ��� ��� = ρ��� . v��� � ��� = , = , C��� = = = , ���� � ��� � ��� 2) Determinar a massa de HCl: ��� � ��� ���� ��� . ���� . � , ��� x , � = , − g ��� � , 3) Determinar a massa de água presente no Erlenmyer 1: á� á� � ��� = = á� = á� , = � ��� , + − − , ��� ��� g 4) Determinar o número de mols de água presente no Erlenmyer 1: 1 mol de H2O -------- 18 g n mols de H2O ------- 4,753 g n = 0,264 mols de H2O  Erlenmyer 2 Nesse recipiente, foi adicionado apenas 5 mL de acetato de etila ao frasco com 5 mL ácido clorídrico. A partir disso, pode-se montar a tabela de equilíbrio para essa reação. Tabela 2 - Tabela de equilíbrio químico da reação do Erlenmyer 2 CH3COOH t=0 (ni) No eq. (ni) No eq. [ ] + CH3COOC2H5 + C2H5OH 0 0 + . ξ2 + . ξ2 � � ξ ξ H2O n AE n AG n AE - . ξ 2 n AG - . ξ 2 n AE − . ξ � n AG − . ξ � De acordo com Atikins e Paula (2003), a variável ξ é chamada de grau de avanço do equilíbrio e significa demonstrar o quanto as concentrações variaram do início da reação até que as mesmas tenham atingido o equilíbrio. Para se determinar a constante de equilíbrio da solução contida nesse recipiente, será necessário determinar o número de mols de HCl presente na solução e, assim, será possível determinar o número de mols de ácido acético. Logo, pode-se utilizar o seguinte cálculo: ��� ��� = ��� = , = � . � � � . , � O número de mols de NaOH utilizado na titulação dessa solução pode ser determinado da seguinte forma: 1 mol de NaOH ------- 1000 mL X mols ------- 44,90 mL X = 0,0449 mols de NaOH A partir disso, será possível determinar o número de mols de ácido acético presente no frasco: � �� � �� � á � � � �� � �� � � = = ��� = � á � � � = + , = , á � �� � − − − , � ��� ��� � ��� Essa quantidade de mols é, pela estequiometria, igual à quantidade de mols de etanol. Sendo assim, tem-se: �� � � = � � � �� = =ξ = , Conhecendo–se a densidade e o volume de acetato de etila adicionado no recipiente, é possível calcular o número de mols dessa substância presentes na solução: Dado: ρ �� = , g/mL ρ �� = �� � �� , = , � , �� � Logo: 1 mol de acetato de etila ------- 88 g X mols de acetato de etila -------- 4,501g X = 0,051 mols de acetato de etila Substituindo-se os valores calculados na tabela 2, tem-se: Tabela 2 - Tabela de equilíbrio químico da reação do Erlenmyer 2 CH3COOH + CH3COOC2H5 + C2H5OH H2O t=0 (ni) 0 0 0,051 0,264 No eq. (ni) 0,030 0,030 0,021 0,234 No eq. [ ] , , = / , , = / , , = , / , , = , / De acordo com a tabela 2, pode-se perceber que a reação está ocorrendo no sentido inverso, ou seja, inicialmente não havia a formação de ácido acético e etanol e houve uma diminuição das concentrações de água e de acetato de etila no equilíbrio. Com todas as concentrações no equilíbrio calculadas, é possível se calcular o quociente da reação da seguinte forma: � = [ � �� � ]. [� �] [ � ��]. [ � ���] � = , � � , � = ,  Erlenmyer 3 Nessa etapa do experimento, adicionou-se 4 mL de acetato de etila e 1 mL de água destilada ao frasco que já continha 5 mL de ácido clorídrico 3 mol/L. Para realizar os cálculos de equilíbrio dessa reação, utilizaremos alguns dados já calculados nos Erlenmyers 1 e 2. A tabela 3 demonstra o esquema para o equilíbrio desse frasco. Tabela 3 - Tabela de equilíbrio químico da reação do Erlenmyer 3 CH3COOH t=0 (ni) No eq. (ni) No eq. [ ] + 0 0 + . ξ3 + . ξ3 � � ξ CH3COOC2H5 + C2H5OH ξ H2O n AE n AG n AE - . ξ 3 n AG - . ξ 3 n AE − . ξ � n AG − . ξ � Para determinar o número total de mols de água presente na reação deve-se calcular o número de mols da água adicionada e somá-la ao número de mols de água da solução catalítica de HCl, que fora calculada anteriormente a partir da titulação da solução presente no Erlenmyer 1. Sendo assim, tem-se: Dado: ρá� = , g/mL ρá� á� á� = = á� �á� , = , � , g Calculando o número de mols de água acrescentada na reação: 1 mol de H2O --------- 18 g X mols --------- 0,9982 g X = 0,055 mols de H2O Logo: �� �� = , + , = , �� Para se determinar o quociente da reação Q2 será necessário, também, calcular o número de mols de acetato de etila adicionado nesse recipiente. O mesmo pode ser encontrado da seguinte forma: Dado: ρ �� = , g/mL ρ = �� = �� � �� (...) �� , = , � , �� � 1 mol de acetato de etila ------- 88 g X mols de acetato de etila -------- 3,601 g X = 0,041 mols de acetato de etila As concentrações de ácido acético e etanol presentes nesse frasco podem ser determinados realizando o mesmo procedimento descrito na discussão do Erlenmyer 2, apenas substituindo os dados obtidos experimentalmente na titulação desse frasco. Logo: ��� ��� ��� = = , = � . � . , � � � Calculando-se o número de mols de NaOH consumidos na titulação da solução presente no Erlenmyer 3: 1 mol de NaOH ------- 1000 mL X mols ------- 42,80 mL X = 0,0428 mols de NaOH Determinando o número de mols de ácido acético presente nesse frasco: á � � �� � � �� � � �� � = = ��� = �� � � � á � � � = + , = , á � �� � − − − , � ��� ��� � ��� Como a estequiometria da reação é 1:1 e, inicialmente não havia ácido acético e nem etanol, tem-se que o número de mols dessas substâncias, no equilíbrio, são iguais. �� � � = � � � =ξ = , Substituindo os valores na tabela de equilíbrio, tem-se: Tabela 3 - Tabela de equilíbrio químico da reação do Erlenmyer 3 CH3COOH + CH3COOC2H5 + C2H5OH H2O t=0 (ni) 0 0 0,041 0,319 No eq. (ni) 0,027 0,027 0,014 0,292 No eq. [ ] , , = , / , , = , / , , = , / , , = , / A partir dos cálculos realizados, pode-se perceber que a reação, nesse recipiente, está ocorrendo no sentido inverso. É possível visualizar que houve uma diminuição da concentração dos reagentes e um aumento da formação desses novos produtos quanto atingiram o equilíbrio. Com todas as concentrações no equilíbrio calculadas, é possível se calcular o seguinte quociente da reação: � = [ � �� � ]. [� �] [ � ��]. [ � ���] � = , � , , � ,  � = , Erlenmyer 4 Nesse frasco adicionou-se, aos 5 mL de ácido clorídrico, 2 mL de acetato de etila e 3 mL de água destilada. A tabela 4 representa o sistema desse frasco no equilíbrio químico Tabela 4 - Tabela de equilíbrio químico da reação do Erlenmyer 4 CH3COOH t=0 (ni) + 0 No eq. (ni) No eq. [ ] CH3COOC2H5 + C2H5OH 0 + . ξ4 + . ξ4 � � ξ ξ H2O n AE n AG n AE - . ξ4 n AG - . ξ4 n AE − . ξ � n AG − . ξ � Conforme calculado anteriormente na discussão do Erlenmyer 1, o número de mols de água oriundo do ácido clorídrico, utilizado como catalisador, é igual a 0,264 mols. Nesse caso, como foi acrescentado 2 mL de água destilada, será necessário calcular o número de mols de água presente nesse volume e realizar o somatório com o número de mols da água do HCl. Logo: Dado: ρá� = , g/mL ρá� á� á� = = á� �á� , = , (...) � , g 1 mol de H2O --------- 18 g X mols --------- 2,9956 g X = 0,166 mols de H2O Calculando o número de mols total de água presente nesse Erlenmyer: �� �� = , = , + , �� Para encontrar o quociente dessa reação Q3 será necessário, também, determinar o número de mols de acetato de etila adicionado no meio reacional. Sendo assim, tem-se: Dado: ρ �� = , g/mL ρ = �� = �� � �� (...) �� , = , � , �� � 1 mol de acetato de etila ------- 88 g X mols de acetato de etila -------- 1,800 g X = 0,020 mols de acetato de etila Para determinar os números de mols do ácido acético e do etanol formados na reação, será necessário utilizar o mesmo procedimento dos frascos anteriores. Sendo assim, tem-se: ��� ��� = ��� = , = � . � � � . , � Calculando-se o número de mols de NaOH consumidos na titulação do Erlenmyer 4: 1 mol de NaOH ------- 1000 mL X mols ------- 31,90 mL X = 0,0319 mols de NaOH Determinando o número de mols de ácido acético presentes nesse frasco: � �� � �� � á � � � = = = ��� � � + á � á � �� � − − � ��� ��� �� � �� � � � = , = , − , � ��� Como a estequiometria da reação é 1:1, e inicialmente não havia ácido acético e etanol, o número de mols dessas substâncias, no equilíbrio, são iguais. �� � � = � � � = ξ = , A partir dos dados calculados, pode-se substituir os valores calculados na tabela de equilíbrio: Tabela 4 - Tabela de equilíbrio químico da reação do Erlenmyer 4 CH3COOH + CH3COOC2H5 + C2H5OH H2O t=0 (ni) 0 0 0,020 0,430 No eq. (ni) 0,017 0,017 0,003 0,413 No eq. [ ] , , = , / , , = , / , , = , / , , = , / Analisando os resultados obtidos, pode-se perceber que a reação ocorre no sentido inverso, favorecendo assim, a formação de ácido acético e etanol e consumo de água e acetato de etila. A partir dos cálculos demonstrados na tabela, é possível calcular o quociente da reação Q3. � = [ � �� � ]. [� �] [ � ��]. [ � ���] � =  Erlenmyer 5 , � , , � , � = , Nesse frasco adicionou-se, aos 5 mL de ácido clorídrico, 4 mL de acetato de etila e 1 mL de etanol. A tabela 5 demonstra o esquema para determinar o equilíbrio químico desse frasco. Tabela 5 - Tabela de equilíbrio químico da reação do Erlenmyer 5 CH3COOH t=0 (ni) + 0 No eq. (ni) No eq. [ ] + . ξ5 � CH3COOC2H5 + C2H5OH ξ H2O n EtOH n AE n AG n EtOH + . ξ 5 n AE - . ξ 5 n AG - . ξ 5 n EtOH + . ξ � n AE − . ξ � n AG − . ξ � Nesse recipiente não foi adicionado nenhuma quantidade de água além daquela presente nos 5 mL da solução de ácido clorídrico 3 mol/L. Sendo assim, o número de mols de água calculado no frasco 1 será utilizado como o número de mols de água total nesse recipiente, ou seja, 0,264 mols. O número de mols adicionado de acetato de etila é o igual ao que foi calculado na discussão do Erlenmyer 3 e apresentou resultado igual a 0,041 mols. A quantidade de ácido acético e etanol serão calculados utilizando o mesmo método nos frascos anteriores. Logo: ��� ��� = ��� = , = � . � � � . , � Calculando-se o número de mols de NaOH consumidos na titulação da solução presente no Erlenmyer 5: 1 mol de NaOH ------- 1000 mL X mols ------- 36,70 mL X = 0,0367mols de NaOH Determinando o número de mols de ácido acético presente nesse frasco: � �� � �� � á � � � �� � �� � � = = ��� = � á � � � = + , = , á � �� � − − − , � ��� ��� � ��� Logo: � = ξ = ��� , Nesse caso, o número de mols de ácido acético formado não é igual ao número de etanol presente no meio reacional, pois foi adicionada uma determinada quantidade de etanol além daquela que foi formada. Sendo assim, será necessário calcular o número de mols de etanol presente na quantidade adicionada e assim realizar o somatório entre ele e o número de mols formado. Dado: ρ � = , �/ ρ � � = = � � � � , � , = , g (...) 1 mol de etanol ------ 46 g X mols ------- 0,7893 g X = 0,017 mols de etanol Calculando-se o número de mols de etanol no equilíbrio, tem-se: � � . = , . = , + , Substituindo os valores calculados na tabela 5 de equilíbrio, tem-se: Tabela 5 - Tabela de equilíbrio químico da reação do Erlenmyer 5 CH3COOH + CH2COOC2H5 + C2H5OH H2O t=0 (ni) 0 0,017 0,041 0,264 No eq. (ni) 0,022 0,039 0,019 0,242 No eq. [ ] , , = , / , , = , / , , = , / , , = , / A partir dos cálculos demonstrados na tabela, é possível calcular o quociente da reação Q4. � = [ � �� � ]. [� �] [ � ��]. [ � ���] � =  , � , , � , � = , Erlenmyer 6 Nessse frasco adicionou-se 5 mL do catalisador ácido clorídrico, 4 mL de acetato de etila e 1 mL de ácido acético. A tabela 6 demonstra a análise de reagentes e produtos inicialmente e até chegar ao equilíbrio nesse frasco. Tabela 6 - Tabela de equilíbrio químico da reação do Erlenmyer 6 CH3COOH t=0 (ni) No eq. (ni) No eq. [ ] + CH2COOC2H5 + C2H5OH H2O n CH3COOH 0 n AE n AG n CH3COOH + . ξ 6 0 + 1. ξ 6 n AE - . ξ 6 n AG - . ξ 6 CH COOH � + .ξ � . ξ n AE − . ξ � n AG − . ξ � O número de mols de água a ser considerado aqui será apenas a que está presente na solução catalítica de HCl pois não houve acréscimo de água nesse caso. Essa, já fora calculada anteriormente na discussão do Erlenmyer 2 e apresentou resultado igual a 0,264 mols. Para calcular o número de mols dos demais produtos e reagentes no equilíbrio, será utilizado o mesmo método dos frascos anteriores. Calculando o número de HCl presente no meio reacional tem-se: ��� ��� ��� = = , = � . � . , � � � Calculando o número de mols de NaOH necessários, que foi consumido na titulação, para a neutralização: 1 mol de NaOH ------- 1000 mL X mols ------- 56,20 mL X = 0,0562 mols de NaOH Determinando o número de mols de ácido acético presentes nesse frasco: � �� � �� � á � = = � � �� � ��� = �� � � � + á � � � = , �� � = , − á � − − , � ��� ��� � ��� Conforme demonstrado na tabela 6, não se pode considerar que a quantidade de etanol será igual à quantidade de ácido acético, pois, no meio reacional, acrescentou-se certa quantidade desse reagente além do que fora formado pela reação. Com isso, será necessário calcular o número de mols de ácido acético acrescentado e realizar a diferença com o número de mols já presente no frasco. Sendo assim: Dado: ρá . é � = , �/ ρá . é � á . é � á . é � = = á . �á = (...) , . , é � é � � , � 1 mol de ácido acético ------ 60 g X mols ------- 1,0492 g X = 0,017 mols de ácido acético Calculando-se a diferença entre o número de mols presente de ácido acético no equilíbrio com o número de mols acrescentado será encontrado o valor do grau de avanço no equilíbrio. Logo: ξ = �� � − � ξ = , − ξ = , �� � , � Conforme demonstrado na tabela 6, o número de mols de etanol no equilíbrio corresponde ao grau de avanço. Logo: n etanol eq. = ξ = 0,024 mols O número de mols de acetato de etila presentes em 4 mL dessa substância já foi calculado anteriormente na discussão do Erlenmyer 3 e apresentou resultado igual a 0,041 mols. Substituindo os valores calculados na tabela 6, tem-se: Tabela 6 - Tabela de equilíbrio químico da reação do Erlenmyer 6 CH3COOH + C2H5OH CH2COOC2H5 + H2O t=0 (ni) 0,017 0 0,041 0,264 No eq. (ni) 0,041 0,024 0,017 0,240 No eq. [ ] , , = , / , , = , / , , = , / , , = , / Analisando os resultados obtidos, pode-se perceber que a reação ocorre no sentido inverso, favorecendo assim, a formação de ácido acético e etanol e o consumo de água e acetato de etila. A partir dos cálculos demonstrados na tabela, é possível calcular o quociente da reação Q 5. � = [ � �� � ]. [� �] [ � ��]. [ � ���] � =  Erlenmyer 7 , � , , � , � = , Nesse recipiente continha, além dos 5 mL de ácido clorídrico, 4 mL de álcool etílitco e 1 mL de ácido acético. A tabela de equilíbrio, nesse frasco, pode ser representada da seguinte forma: Tabela 7 - Tabela de equilíbrio químico da reação do Erlenmyer 7 CH3COOH t = 0 (ni) No eq. (ni) No eq. [ ] + C2H5OH CH2COOC2H5 + H2O n CH3COOH n EtOH 0 n AG n CH3COOH - . ξ 7 n EtOH - . ξ 7 . ξ7 n AG + . ξ 7 n CH COOH − . ξ � n EtOH − . ξ � � ξ n AG + . ξ � O número de mols de água a ser considerado nesse frasco será apenas a que está presente na solução catalítica de HCl pois não houve acréscimo de água. Essa, já fora calculada anteriormente na discussão do Erlenmyer 2 e apresentou resultado igual a 0,264 mols. Para calcular o número de mols dos demais produtos e reagentes no equilíbrio, será utilizado o mesmo método dos frascos anteriores. Calculando o número de HCl presente no meio reacional tem-se: ��� ��� = ��� = , � = . � � � . , � Calculando o número de mols de NaOH que foi consumido na titulação até que houvesse a neutralização: 1 mol de NaOH ------- 1000 mL X mols ------- 24,90 mL X = 0,0249 mols de NaOH Determinando o número de mols de ácido acético presentes nesse frasco: � �� � �� � á � � � �� � �� � � = = ��� = � á � � � = + , = , á � �� � − − − , � ��� ��� � ��� A partir desse resultado, é possível se determinar o grau de avanço na reação. O número de mols de ácido acético em 1 mL já fora calculado anteriormente na discussão do Erlenmyer 6 e apresentou resultado igual a 0,017 mols. De acordo com a tabela tem-se que: �� � ξ = � �� � = � �� � ξ = , − � �� � � − ξ No equilíbrio, o número de mols de acetato de etila corresponde ao grau de avanço. Logo: n acetato de etila = ξ = 0,007 mols Calculando-se o número de mols presente na quantidade de etanol adicionado no meio reacional tem-se: Dado: ρ � = , �/ ρ � � = = � � , = , � � � , g (...) 1 mol de etanol ------ 46 g X mols ------- 3,157 g X = 0,068 mols de etanol Calculando-se o número de mols de etanol no equilíbrio: � � . � . = = , . = , � − ξ − , A partir dos valores calculados, pode-se realizar a substituição dos resultados na tabela 7. Tabela 7 - Tabela de equilíbrio químico da reação do Erlenmyer 7 CH3COOH + C2H5OH CH2COOC2H5 + H2O t = 0 (ni) 0,017 0,068 0 0,264 No eq. (ni) 0,010 0,061 0,007 0,271 No eq. [ ] , , = / , , = , / , = , , / , , = , / Analisando os resultados obtidos, pode-se perceber que a reação ocorre no sentido direto, favorecendo assim, a formação de água e acetato de etila e o consumo do ácido acético e do etanol. A partir dos cálculos demonstrados na tabela, é possível calcular o quociente da reação Q6. � = [ � �� � ]. [� �] [ � ��]. [ � ���] � = , � , � , � = , Todos os quocientes de reação (Q) calculados, de todos os frascos, estão representados na tabela 8. Tabela 8- Quocientes de reações (Q) de todos os Erlenmyers Nº do Erlenmyer Q 1 2 3 4 5 6 7 5,46 5,61 4,29 5,36 4,15 3,11 Sendo assim, de acordo com os resultados obtidos, pode-se perceber que houve variações. Por conta disso, não se pode confirmar que as reações dos frascos atingiram o equilíbrio, pois, para isso, os mesmos deveriam apresentar resultados iguais ou próximos. Existem alguns fatores que podem explicar essa variação como a falta de padronização do titulante (NaOH), a titulação com soluções de NaOH diferentes, a titulação das soluções foram realizadas por alunos diferentes, o preparo das soluções não foram feitos pelos alunos e a vedação dos frascos pode não ter sido feita de maneira eficaz. Conclusão Esse experimento demonstrou que as reações químicas não avançam até a formação completa de produtos, isto é, quantidades mensuráveis de reagentes ainda estão presentes no sistema quando aparentemente a reação cessa. O valor médio dos quocientes das reações (Q) é igual a 4,66. Logo, como ele é maior do que 1, pode-se concluir que as reações ocorreram no sentido direto, ou seja, a reação foi favorecida no consumo de reagentes e na formação de produtos. Como os valores de Q apresentaram divergências, não pode-se considerar que houve o equilíbrio químico na esterificação do ácido acético por etanol em solução aquosa. Sendo assim, não se pode considerar Q = K. Referências ATKINS, P.; DE PAULA, J. Atkins, físico-química, 7ª Ed, Rio de Janeiro: LTC, 2003. v. 1. ISBN 85-216-1381-4. KOTZ, J.C; TREICHEL, J.P.M. Química Geral 2 e Reações Química, 5ª Ed, Cengage Learning, Vol. 2, 2005. CASTELLAN, G. Fundamentos da Físico-Química. Rio de Janeiro. LTC. 1999.