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Reações Químicas em Soluções Aquosas

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Ocorrem muitas reações químicas em soluções aquosas. Estas reações dividem-se em 3 categorias principais:precipitação, ácido-base e oxidação-redução. Numa reação de precipitação típica, os cátions e ânions dissolvidos juntam-se para formar um composto iônico insolúvel que precipita a partir da solução.

Por exemplo, a reação entre o cloreto de potássio aquoso e o nitrato de prata aquoso leva à precipitação de cloreto de prata insolúvel. Numa reação ácido-base, o ácido e a base neutralizam-se mutuamente, tal como quando um protão de um ácido e um íon OH de uma base reagem para formar água. Os contra-íons reagem tipicamente para formar um sal.

Por exemplo, o brometo de hidrogênio reage com o hidróxido de potássio para dar origem a água e brometo de potássio. Numa reação de oxidação-redução, ou redox, os elétrons são transferidos de um reagente para o outro. Por exemplo, um átomo de potássio perde um elétron para um átomo de cloro quando estes se combinam para formar cloreto de potássio.

Quando uma reação química ocorre numa solução aquosa, os sólidos moleculares solúveis em água dissolvem-se como moléculas intactas, enquanto que os sólidos iônicos solúveis em água existem como íons separados. Os sólidos iônicos que são insolúveis em água permanecem por dissolver. Ao escrever equações para reações que ocorrem em solução aquosa, deve ser indicada a natureza da substância dissolvida.

Consideremos a reação de precipitação entre o nitrato de chumbo e o iodeto de sódio aquoso para formar o iodeto de chumbo sólido e o nitrato de sódio aquoso. A equação equilibrada é denominada de equação molecular porque as fórmulas neutras completas dos compostos são escritas como se existissem como moléculas ou unidades inteiras na solução. Os compostos iônicos insolúveis em água como o nitrato de chumbo o iodeto de sódio e o nitrato de sódio existem como íons na solução, enquanto que o iodeto de chumbo insolúvel em água existe como um sólido iônico.

A equação molecular pode, portanto, ser reescrita como uma equação iônica completa, que mostra espécies iônicas solúveis como íons livres na solução. Os íons que aparecem em formas idênticas em ambos os lados da equação iônica completa são denominados de íons espectadores. O cancelamento dos íons espectadores deixa a equação iônica líquida, o que inclui apenas os íons e as moléculas que participam efetivamente na reação.

Overview

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As substâncias químicas interagem de muitas maneiras diferentes. Certas reações químicas apresentam padrões comuns de reatividade. Devido ao grande número de reações químicas, torna-se necessário classificá-las com base nos padrões de interação observados.

A água é um solvente bom que pode dissolver muitas substâncias. Por esta razão, muitas reações químicas ocorrem em água. Tais reações são chamadas reações aquosas. Os três tipos mais comuns de reações aquosas são precipitação, ácido-base, e oxidação-redução.

Reações em Soluções Aquosas

Uma reação de precipitação envolve a troca de iões entre compostos iónicos em solução aquosa para formar um sal insolúvel ou um precipitado. Em uma reação ácido-base, um ácido reage com uma base, e os dois se neutralizam um ao outro, produzindo sal e água. Uma reação de oxidação-redução envolve a transferência de eletrões entre as espécies que reagem. Diz-se que o reagente que perde eletrões é oxidado, e que o reagente que ganha eletrões é reduzido.

Equações para Reações Aquosas

Quando estão envolvidos iões, há várias formas de representar as reações que ocorrem em meios aquosos, cada uma com um nível de detalhe diferente. Para compreendermos isto, tomemos como exemplo uma reação de precipitação. A reação é entre soluções aquosas de compostos iónicos, como BaCl₂ e AgNO₃. Os produtos da reação são o Ba(NO₃)₂ aquoso e AgCl sólido.

Eq1

Esta equação equilibrada é chamada de equação molecular. As equações moleculares fornecem informações estequiométricas para fazer cálculos quantitativos e também ajudam a identificar os reagentes utilizados e os produtos formados. No entanto, as equações moleculares não fornecem os detalhes do processo de reação em solução, ou seja, não indicam as diferentes espécies iónicas presentes na solução.

Os compostos iónicos como BaCl₂, AgNO₃, e Ba(NO₃)₂ são solúveis em água. Dissolvem-se dissociando-se nos seus iões constituintes e os iões são homogeneamente dispersos na solução.

Eq2

Eq3

Eq4

Como AgCl é um sal insolúvel, não se dissocia em iões e permanece em solução como sólido. Tendo em conta os factores acima referidos, uma representação mais realista da reação seria:

Eq5

Esta é a equação iónica completa na qual todos os iões dissolvidos são explicitamente representados.

Esta equação iónica completa indica duas espécies químicas que estão presentes de forma idêntica em ambos os lados, Ba²⁺(aq) e NO₃⁻(aq). Estes são chamados iões espectadores. A presença destes iões é necessária para manter a neutralidade da carga. Como não são nem quimicamente nem fisicamente alterados pelo processo, eles podem ser eliminados da equação.

Eq6

Eq7

Esta equação pode ser ainda mais simplificada para originar:

Eq8

Esta é a equação iónica líquida. Indica que o cloreto de prata sólido pode ser produzido a partir de iões de cloreto e de prata dissolvidos, independentemente da fonte destes iões.

Este texto é adaptado de OpenStax Chemistry 2e, Section 4.1: Writing and Balancing Chemical Equations.

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Ocorrem muitas reações químicas em soluções aquosas. Estas reações dividem-se em 3 categorias principais:precipitação, ácido-base e oxidação-redução. Numa reação de precipitação típica, os cátions e ânions dissolvidos juntam-se para formar um composto iônico insolúvel que precipita a partir da solução.

Por exemplo, a reação entre o cloreto de potássio aquoso e o nitrato de prata aquoso leva à precipitação de cloreto de prata insolúvel. Numa reação ácido-base, o ácido e a base neutralizam-se mutuamente, tal como quando um protão de um ácido e um íon OH de uma base reagem para formar água. Os contra-íons reagem tipicamente para formar um sal.

Por exemplo, o brometo de hidrogênio reage com o hidróxido de potássio para dar origem a água e brometo de potássio. Numa reação de oxidação-redução, ou redox, os elétrons são transferidos de um reagente para o outro. Por exemplo, um átomo de potássio perde um elétron para um átomo de cloro quando estes se combinam para formar cloreto de potássio.

Quando uma reação química ocorre numa solução aquosa, os sólidos moleculares solúveis em água dissolvem-se como moléculas intactas, enquanto que os sólidos iônicos solúveis em água existem como íons separados. Os sólidos iônicos que são insolúveis em água permanecem por dissolver. Ao escrever equações para reações que ocorrem em solução aquosa, deve ser indicada a natureza da substância dissolvida.

Consideremos a reação de precipitação entre o nitrato de chumbo e o iodeto de sódio aquoso para formar o iodeto de chumbo sólido e o nitrato de sódio aquoso. A equação equilibrada é denominada de equação molecular porque as fórmulas neutras completas dos compostos são escritas como se existissem como moléculas ou unidades inteiras na solução. Os compostos iônicos insolúveis em água como o nitrato de chumbo o iodeto de sódio e o nitrato de sódio existem como íons na solução, enquanto que o iodeto de chumbo insolúvel em água existe como um sólido iônico.

A equação molecular pode, portanto, ser reescrita como uma equação iônica completa, que mostra espécies iônicas solúveis como íons livres na solução. Os íons que aparecem em formas idênticas em ambos os lados da equação iônica completa são denominados de íons espectadores. O cancelamento dos íons espectadores deixa a equação iônica líquida, o que inclui apenas os íons e as moléculas que participam efetivamente na reação.

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