Roteiros de Exploração

Roteiros do Programa - 10º ano
Roteiro 1

1. Numa folha de trabalho onde vais fazer os teus registos, escreve a equação genérica actualmente seleccionada. Também podes usar o editor de texto do programa e responder às perguntas no próprio computador. Neste caso, será conveniente guardares o ficheiro no disco duro ou na disquete (para mais pormenores fala com o teu professor). BOM TRABALHO!

2. Esta reacção genérica corresponde a um sistema homogéneo ou heterogéneo?

DICA. Sistema: Porção de universo que se considera para estudo. Em particular, conjunto de reagentes no início da reacção (se só houver reagentes) ou conjunto de reagentes e produtos da reacção presentes. O prefixo "homo" quer dizer "igual" e o prefixo "hetero" quer dizer "diferente".
PONTOS: 10

3. Regista (em papel ou no editor de texto do programa) os valores das concentrações de cada uma das espécies "A", "B", "C" e "D" e compara esses valores com o número de pontinhos (moléculas) de cada cor presentes no écran.

4. Inicia a simulação usando o botão "Avançar". Representa de forma esquemática as reacções directa e inversa.

5. Suspende a simulação no botão "Pausa" ao fim de cerca de 16 s.

6. O que aconteceu ao número de "pontinhos" (moléculas) respeitantes aos reagentes? Diminuiu, aumentou ou manteve-se?

DICA. Basta contar...
PONTOS: 5

7. A concentração de produtos aumentou, diminuiu ou manteve-se?

DICA. Basta contar...
PONTOS: 10

8. Em que proporção terão diminuído as concentrações de A e B ? 1/1, 1/2, 1/3, 3/1 ou 2/3?

DICA. Atende à estequiometria da reacção.
PONTOS: 10

9. Reinicia a simulação usando o botão "Avançar".

10. Verifica o sentido do movimento das setas, e responde se a reacção directa é mais rápida que a inversa ou se só a reacção directa está a ocorrer.

DICA. Notar que a reacção se desloca no sentido directo.
PONTOS: 10

11. Se o sistema ainda não atingiu a situação de equilíbrio podes esperar, mas, se quiseres, poderás avançar a simulação até esse ponto com a tecla de avanço rápido ( >> ).

12. Observando o gráfico da evolução das concentrações em função do tempo, tira conclusões relativamente às concentrações de cada uma das espécies à medida que se vai estabelecendo o estado de equilíbrio.

13. Regista os valores finais das concentrações.

14. Altera as concentrações de todas as espécies para os seguintes valores: A=0,6; B=0,4; C=0,4; D=0,6 M (mol/dm³). Reinicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

15. Atingido o estado de equilíbrio, quais são as concentrações de cada uma das espécies? Verifica o que há em comum entre o primeiro e o segundo estados de equilíbrio a que chegaste. A título de curiosidade, calcula |C|x|D|/|A|x|B| para os dois estados de equilíbrio. Tira conclusões.

16. Se diminuíres a concentração do reagente "A" para cerca de 0,1 M (mol/dm³), em que sentido prevês que se desloque o equilíbrio? No sentido inverso ou sentido directo?

DICA. Atende ao princípio de Le Châtelier.
PONTOS: 10

17. Diminui a concentração do reagente "A" para cerca de 0,1 M (mol/dm³). Reinicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

18. Se aumentares a concentração do reagente "B" para cerca de 0,5 M (mol/dm³), em que sentido prevês que se desloque o equilíbrio? No sentido directo ou no sentido inverso?

DICA. Atende ao princípio de Le Châtelier.
PONTOS: 10

19. Aumenta a concentração do reagente "B" para cerca de 0,5 M (mol/dm³). Reinicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

DICA. Clicar na seta para cima no reagente "B".

20. Se aumentares a concentração do produto "C" para cerca de 0,9 M (mol/dm³), em que sentido prevês que se desloque o equilíbrio? No sentido inverso ou no sentido directo?

PONTOS: 10

21. Aumenta a concentração do produto "C" para cerca de 0,9 M (mol/dm³). Reinicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

22. Se diminuíres a concentração do produto "D" para cerca de 0.3 M (mol/dm³), em que sentido prevês que se desloque o equilíbrio? No sentido directo ou no sentido inverso?

PONTOS: 10

23. Diminui a concentração do produto "D" para cerca de 0.3 M (mol/dm³). Reinicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

24. O que observaste ilustra ou não o Princípio de Le Châtelier?

DICA. Princípio de Le Châtelier: Se for imposta uma alteração a um sistema químico em equilíbrio, a composição do sistema deslocar-se-á no sentido de contrariar a alteração a que foi sujeito.
PONTOS: 10

25. Diminui o volume para metade (0,5 dm³). Reinicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

26. Tira conclusões sobre a forma como a diminuição de volume afectou o sistema químico.

DICA. Nota que nesta transformação química não há variação do número de moles gasosas.

27. Altera a equação para "A + B C + 2D".

28. Toma nota da diferença entre esta equação e a anterior "A + B C + D".

DICA. Repara nos coeficientes estequiométricos.

29. Inicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

30. Diminui o volume para metade (0,5 dm³). Reinicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

31. Tira conclusões sobre a forma como a diminuição de volume afectou o sistema químico.

DICA. Nesta transformação química já há variação do número de moles gasosas.

32. Escolhe novamente a primeira equação "A + B C + D".

33. Inicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

34. Qual o significado de esta reacção ser "atérmica"?

DICA. Atérmica: Diz-se de uma reacção que não liberta nem utiliza energia, transferida sob a forma de calor. Quer dizer que o sistema não fornece nem recebe energia como calor das suas vizinhanças no decorrer da reacção. Não há variações de temperatura.

35. Aumenta significativamente a temperatura a que ocorre a reacção, por exemplo para 350°C. Reinicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

36. Interpretar os efeitos do aumento da temperatura.

DICA. Aumento de temperatura: O sistema "responde" contrariando a perturbação a que foi sujeito. Para tal, é favorecida a transformação em que há absorção de energia como calor, o que tende a diminuir a temperatura.

37. Altera a equação para "2A + 3B 2C + D".

38. Inicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

39. Qual o significado de esta reacção ser "exotérmica"

DICA. Exotérmica: Diz-se de uma reacção que transfere energia para o exterior, sob a forma de calor, num sistema fechado que, então, fornece energia às suas vizinhanças. Tratando-se de um sistema isolado, a temperatura do sistema aumenta durante a reacção até ser atingido o equilíbrio. Isto é, aumenta o grau de agitação atómico-molecular.

40. Aumenta significativamente a temperatura a que ocorre a reacção, por exemplo para 350°C. Reinicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

41. Interpretar os efeitos do aumento da temperatura.

DICA. Aumento de temperatura: O sistema "responde" contrariando a perturbação a que foi sujeito. Para tal, é favorecida a transformação em que há absorção de energia como calor, o que tende a diminuir a temperatura.

42. O que observaste ilustra ou não o Princípio de Le Châtelier?

DICA. Princípio de Le Châtelier: Se for imposta uma alteração a um sistema químico em equilíbrio, a composição do sistema deslocar-se-á no sentido de contrariar a alteração a que foi sujeito.
PONTOS: 10

43. Altera a equação para "2SO₃ 2SO₂ + O₂".

44. Regista os valores das concentrações de SO₃, SO₂ e O₂ no equilíbrio. Calcula |SO₂|² x |O₂| / |SO₃|².

45. Se diminuíres o valor da temperatura, em que sentido prevês a deslocação do equilíbrio?

DICA. Diminuição da temperatura: O sistema "responde" contrariando a perturbação a que foi sujeito. Para tal, é favorecida a transformação em que há libertação de energia como calor, o que tende a fazer aumentar a temperatura.
PONTOS: 10

46. Diminui significativamente o valor da temperatura (por exemplo 400°C). Reinicia a simulação usando o botão "Avançar" ou "Acelerar".

47. Compara os resultados com as tuas previsões.

48. A título de curiosidade, calcula de novo |SO₂|² x |O₂| / |SO₃|², com as novas concentrações de equilíbrio. Verifica se notas alguma coisa de semelhante em relação a cálculos equivalentes que fizeste para outros estados de equilíbrio?

DICA. Os dois quocientes são iguais!

49. Altera a equação para "N₂ + 3H₂ 2NH₃".

50. Inicia a simulação usando o botão "Acelerar".

51. Activa o "Catalisador" e verifica as repercussões no gráfico da adição do catalisador. Observa se provoca alguma alteração das concentrações no equilíbrio.

52. Verifica as repercussões no gráfico da adição do catalisador. Observa se provoca alguma alteração das concentrações no equilíbrio.

DICA. Adição de um catalisador: A adição de um catalisador apenas tem efeito na velocidade da reacção, diminuindo o tempo que o sistema demora até atingir o equilíbrio. A extensão da reacção não é afectada pela adição de um catalisador, não se alterando o equilíbrio, num ou noutro sentido. Podemos dizer que o catalisador afecta o valor da energia de activação da reacção, diminuindo a barreira de energia necessária para haver conversão de reagentes em produtos e de produtos em reagentes. A extensão da reacção não depende do valor da energia de activação.

53. Apaga todas as páginas gráficas usando o botão "Apagar" escolhendo a opção "Todas as Páginas".

54. Supõe que és engenheiro químico numa fábrica de amoníaco. O teu objectivo é produzir a maior quantidade possível de amoníaco (NH₃) ao menor custo, e no menor intervalo de tempo possível. Dispões deste programa para mostrares aos directores financeiros as condições ideais de fabrico.

55. Imagina então que estás a expor os teus pontos de vista aos directores da fábrica referindo-te a: a)Condições de pressão (volume) a que ocorre a reacção; b)Concentrações de N₂ iniciais (mais barato que H₂); c)Temperatura a que ocorre a reacção; d)Presença de um catalisador (o tempo de fabrico é importante).

DICA. Faz uma análise profunda da optimização a imprimir durante um processo de síntese de amoníaco. Ao fim e ao cabo pretendes desenvolver estratégias de deslocar o equilíbrio para a direita no mais curto intervalo de tempo e gastando o menos dinheiro possível.

56. Depois de terminares este roteiro poderás entrar noutros modos de exploração do programa - conjunto de icones no topo - e desenvolveres as seguintes actividades: 1)Intervalo lúdico - jogos divertidos em química; 2)Ligação à Internet - novidades em equilíbrio químico; 3)Introdução de novas equações químicas em fase gasosa (botão verde à direita da equação química do écran). 4)Impressão de imagens interessantes representando fases da simulaçõa significativas (ícone da impressora).

57. Terminou o actual Roteiro. Se usaste o editor de texto do programa não te esqueças de o guardar e talvez imprimir para discutires com colegas e professores.