Reacções Químicas I: Equações iónicas líquidas
4.4 Solubilidade de Carbonato em Ácido
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Subjectos: Reacções químicas, reacções de formação de gás, solubilidade, propriedades dos ácidos, cinética
Descrição: Quando se adiciona carbonato de cálcio à água, este é praticamente insolúvel. Quando adicionado ao ácido, dissolve-se produzindo dióxido de carbono. (Cinética facultativa: Concentrações ácidas mais elevadas aumentarão a taxa de reacção e produzirão mais gás de dióxido de carbono em menos tempo). No Procedimento B, o carbonato de ferro produzido na Demonstração 4.3 (ou produzido antes desta demonstração) reage com ácido clorídrico (HCl). O HCl dissolve o carbonato, produzindo cloreto de ferro, que é solúvel.
| Reacção A Materiais: | Materiais opcionais adicionais para cinética: |
| Carbonato de sódio ou bicarbonate‡ 0.1M HCl‡ 6M HCl‡ 6 copos de 100 mL |
‡Marble chips e os carbonatos são armazenados nos armários gerais de armazenamento de químicos. O ácido clorídrico é armazenado no armário debaixo do capô à direita.
Procedimento A: Solubilidade de CaCO3
- Derramar ácido e água em cada um dos copos rotulados.
- Adicionar carbonato de cálcio à água e depois ao ácido e observar.
- O carbonato de cálcio irá dissolver-se no gás CO2 produtor de ácido. Não se dissolverá em água pura. A Ksp para carbonato de cálcio na água é 3,4 x 10-9.
Opção cinética:
- Adicionar ácidos a copos pré-rotulados.
- Adicionar carbonatos a cada uma das diferentes concentrações de ácidos e observar a diferença nas taxas de reacção.
Discussão: A reacção de carbonatos metálicos ou bicarbonatos com ácidos produz o halogeneto metálico e o ácido carbónico, que se decompõe em dióxido de carbono e água da seguinte forma:
CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2CO3(aq)
H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)
Overall: CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2CO3(aq)
H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)
Overall: Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)
A concentração de soluções pode ter um efeito da taxa da reacção. Neste caso, quanto maior for a concentração do ácido, mais rapidamente a reacção se produz.
Procedimento B: Carbonato de ferro em HCl
Materiais:
- Fe2(CO3)3* em solução
- 1M HCl
- 6M HCl
- 2 copos de 100 mL
- 1 copo de 250 mL (se estiver a fazer Fe2(CO3)3)
- barra de agitação
- placa de agitação
*(Salvo da demo 4.3 ou produzir previamente adicionando ~50 mL 0,1 M Na2CO3 a ~50 mL 0,1M FeCl3 num copo de 250 mL)
Procedimento:
- Adicionar 1M HCl a um copo de 100 mL e adicionar 6M HCl ao outro copo de 100 mL
- Adicionar a barra de agitação à solução de carbonato de ferro e colocá-la sobre uma placa de agitação e agitar.
- Adicionar lentamente 1M HCl até que a solução seja transparente.
- Se a reacção for demasiado lenta, adicionar o HCl 6M.
Discussão:
Fe2(CO3)3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2CO3
3H2CO3(aq) → 3H2O(l) + 3CO2(g)
Overall: Fe2(CO3)3(s) + 6HCl(aq) → 2FeCl3(aq) + 3H2O(l) + 3CO2(g)
Safety:
HCl é corrosivo. Certifique-se de usar equipamento de protecção adequado, incluindo luvas e óculos de segurança.
Descarga:
Soluções do procedimento A podem ser enxaguadas na pia com água. O cloreto de ferro deve ser eliminado num recipiente de resíduos aquoso apropriado.