05/10/2024
DICA DO PROFESSOR
A2
Reação ácido-base entre o bicarbonato de sódio (NaHCO₃) e o ácido acético (CH₃COOH), presente no vinagre. A reação resulta em produtos como acetato de sódio (CH₃COONa), dióxido de carbono (CO₂), e água (H₂O). Abaixo, explicarei os detalhes da reação, as etapas para realização do experimento, e os cálculos estequiométricos necessários.
Conceito de Reagentes e Produtos em uma Reação Química
Quando um ácido reage com uma base, ocorre uma neutralização, na qual o ácido doa prótons (H⁺) e a base recebe esses prótons. A reação entre o ácido acético (vinagre) e o bicarbonato de sódio resulta na liberação de gás carbônico, um sal (acetato de sódio) e água. A equação geral da reação é:
Etapas do Experimento e Observações
Etapa 1:
1. Medir 100 ml de vinagre (verificar a concentração de ácido acético no rótulo);
2. Medir 5 g de bicarbonato de sódio;
3. Misturar ambos e observar a reação.
Registro:
Ao misturar os dois reagentes, a reação ocorre imediatamente com liberação de gás carbônico (CO₂), formando bolhas e espuma. Isso demonstra a decomposição do bicarbonato de sódio pelo ácido acético.
Etapa 2:
1. Medir 100 ml de vinagre e colocá-lo em uma garrafa PET de 500 ml;
2. Colocar 5 g de bicarbonato de sódio em uma bola de sopro;
3. Fixar a bola de sopro no gargalo da garrafa e fazer o bicarbonato cair no vinagre.
Registro:
Ao cair no vinagre, o bicarbonato reage novamente, liberando gás CO₂. O gás inflará a bola de sopro devido à pressão interna aumentada.
Propriedades dos Reagentes
Ácido Acético (CH₃COOH):
Densidade do vinagre: Aproximadamente 1,01 g/cm³ (a verificar no rótulo).
Fórmula molecular: CH₃COOH.
Propriedades: O ácido acético é um líquido incolor e volátil, com cheiro característico de vinagre. É solúvel em água e tem comportamento ácido moderado (pKa = 4,76).
Massa de ácido acético: Se o vinagre contém, por exemplo, 4% de ácido acético, então em 100 ml de vinagre teremos:
A massa de ácido acético será:
Agora, o número de mols de ácido acético pode ser calculado usando a massa molar (M = 60,05 g/mol):
Bicarbonato de Sódio (NaHCO₃):
Pureza do bicarbonato: A pureza comercial é geralmente próxima de 99%.
Fórmula molecular: NaHCO₃.
Propriedades: O bicarbonato de sódio é um pó branco, solúvel em água, com leve caráter básico. Sua decomposição em reação com ácidos libera CO₂.
Se usarmos 5 g de bicarbonato com pureza de 99%, a massa de NaHCO₃ efetivo será:
O número de mols de bicarbonato é:
Cálculos Estequiométricos e Resultados
1. Reagente limitante: Para descobrir o reagente limitante, comparamos os mols de ambos. A razão estequiométrica da reação é 1:1 (1 mol de CH₃COOH reage com 1 mol de NaHCO₃). Como temos 0,0673 mol de CH₃COOH e 0,0589 mol de NaHCO₃, o bicarbonato é o reagente limitante.
2. Massa teórica de acetato de sódio (sal):
Com base no reagente limitante, o número de mols de CH₃COONa formado será igual ao de NaHCO₃ (0,0589 mol). A massa molar do CH₃COONa é 82,03 g/mol, então a massa teórica formada será:
3. Mols de CO₂ formados:
A partir do reagente limitante, o número de mols de CO₂ formado será igual ao de NaHCO₃ (0,0589 mol).
4. Volume de CO₂ nas CNTP:
Usando a equação dos gases ideais e assumindo CNTP (P = 1 atm, T = 273 K, R = 0,0821 atm·L/mol·K):
Portanto, o volume de CO₂ produzido nas CNTP será de aproximadamente 1,32 litros.
Conclusão
A reação ácido-base entre vinagre e bicarbonato de sódio é um processo estequiométrico que libera gás carbônico, inflando uma bola de sopro. Calculamos que, para 5 g de bicarbonato, é possível formar cerca de 1,32 L de CO₂ nas CNTP, além de 4,83 g de acetato de sódio.
