Para garantir que produtos eletrônicos estejam armazenados de forma adequada antes da venda,
algumas empresas utilizam cartões indicadores de umidade nas embalagens desses produtos. Alguns
desses cartões contêm um sal de cobalto que muda de cor em presença de água, de acordo com
a equação química:
Como você procederia para reutilizar, num curto intervalo de tempo, um cartão que já estivesse com a
coloração rosa?
A) resfriaria no congelador.
B) borrifaria com spray de água.
C) envolveria com papel alumínio.
D) aqueceria com secador de cabelos.
E) embrulharia em guardanapo de papel.
Resolução Em Texto
📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Química (Equilíbrio Químico: Princípio de Le Chatelier)
- Química (Termoquímica: Reações Exotérmicas e Endotérmicas)
🎯 Tema/Objetivo Geral
Aplicação do Princípio de Le Chatelier para deslocar um equilíbrio químico em uma reação que envolve mudança de cor, a fim de reverter o processo.
📊 Nível da Questão
Médio.
Por quê? A questão exige a interpretação correta do sinal da variação de entalpia (ΔH < 0) e a aplicação do Princípio de Le Chatelier em relação à temperatura. É preciso entender como o aumento ou a diminuição da temperatura afeta um equilíbrio exotérmico/endotérmico para escolher a ação correta.
✅ Gabarito
Alternativa D.
Resumo: Para reverter a reação e transformar o composto rosa (hidratado) de volta no azul (anidro), é preciso deslocar o equilíbrio para a esquerda. Como a reação direta (azul → rosa) é exotérmica (libera calor), a reação inversa (rosa → azul) é endotérmica (absorve calor). De acordo com Le Chatelier, o aumento da temperatura (fornecimento de calor) favorece a reação endotérmica. Portanto, aquecer o cartão fará com que ele volte a ser azul.
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Transcrição Essencial 📌
“Como você procederia para reutilizar, num curto intervalo de tempo, um cartão que já estivesse com a coloração rosa?”
O que está sendo pedido?
A questão quer saber o que devemos fazer para transformar o sal de cobalto rosa de volta em sua forma azul, ou seja, como reverter a reação química.
Objetivo Cristalino 💎
Nosso objetivo é analisar a equação do equilíbrio químico e usar o Princípio de Le Chatelier para descobrir qual ação (mudar a temperatura, adicionar/remover substâncias) fará o equilíbrio se deslocar para a esquerda (o lado azul).
🧠 Você sabe o que significa ΔH < 0? Significa que a reação, da esquerda para a direita, libera calor. Se você quer ir na direção contrária, você precisa “devolver” esse calor para a reação. Como se “devolve” calor para uma reação química?
Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdo Necessários
Definição de Termos 🔖
- Equilíbrio Químico: É um estado em que as taxas das reações direta (→) e inversa (←) são iguais. A reação parece ter “parado”, mas ambas continuam ocorrendo na mesma velocidade.
- Princípio de Le Chatelier: É a “lei da teimosia” da química. Diz que, quando uma perturbação externa (mudança de concentração, pressão ou temperatura) é aplicada a um sistema em equilíbrio, o sistema se ajusta (desloca o equilíbrio) para minimizar o efeito dessa perturbação.
- Termoquímica (Variação de Entalpia, ΔH):
- Reação Exotérmica (ΔH < 0): Libera calor para o ambiente. Podemos pensar no calor como um produto da reação.
- Reação Endotérmica (ΔH > 0): Absorve calor do ambiente. Podemos pensar no calor como um reagente.
- Aplicação de Le Chatelier à Temperatura:
- Aumentar a temperatura (aquecer): O sistema tentará “gastar” esse calor extra. Ele favorecerá a reação que absorve calor, ou seja, a reação endotérmica.
- Diminuir a temperatura (esfriar): O sistema tentará “produzir” calor para repor o que foi perdido. Ele favorecerá a reação que libera calor, ou seja, a reação exotérmica.
Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema
Contextualização Simplificada 💬
Temos uma reação química que funciona como um indicador de umidade. É uma “briga” entre um composto azul e um composto rosa:
- Lado Esquerdo: Composto Azul (seco) + Vapor de Água
- Lado Direito: Composto Rosa (úmido) + Calor (porque ΔH < 0)
A reação é como uma gangorra. Quando tem muita umidade (água) no ar, a gangorra pende para a direita, e o cartão fica rosa.
A pergunta é: como fazemos para a gangorra pender de volta para a esquerda, para o lado azul? Precisamos “perturbar” o equilíbrio. Temos duas opções principais:
- Tirar a água: Se removermos a água, o equilíbrio se desloca para a esquerda para “produzir” mais água.
- Lidar com o calor: Como a reação para a direita libera calor, a reação para a esquerda absorve calor. Segundo Le Chatelier, se a gente adicionar calor (aquecer), o sistema vai tentar “consumir” esse calor, deslocando a gangorra para o lado que absorve, ou seja, para a esquerda (lado azul).
Estratégia Geral 🗺️
Nossa estratégia será aplicar o Princípio de Le Chatelier à equação fornecida. Vamos identificar qual lado da reação é exotérmico e qual é endotérmico, e então determinar como uma mudança na temperatura irá deslocar o equilíbrio para o lado desejado (o lado azul).
Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
Passo a Passo Detalhado 👣
- A Equação do Equilíbrio:
CoCl₂(s) (azul) + 6 H₂O(g) ⇌ CoCl₂·6H₂O(s) (rosa) - A Informação Termoquímica: O enunciado informa que ΔH < 0. Isso significa que a reação direta (da esquerda para a direita) é exotérmica.
Podemos reescrever a equação mostrando o calor como um produto:
CoCl₂(s) + 6 H₂O(g) ⇌ CoCl₂·6H₂O(s) + Calor - O Objetivo: Queremos reverter o processo, ou seja, ir da forma rosa para a forma azul. Queremos favorecer a reação inversa.
Reação Inversa: CoCl₂·6H₂O(s) + Calor ⇌ CoCl₂(s) + 6 H₂O(g) - Análise da Reação Inversa: Se a reação direta libera calor (exotérmica), a reação inversa, por necessidade, absorve calor (é endotérmica).
- Aplicação do Princípio de Le Chatelier:
- Como favorecer uma reação endotérmica? Uma reação endotérmica “consome” calor. Se aplicarmos uma perturbação que aumenta a temperatura (ou seja, adiciona calor ao sistema), o equilíbrio se deslocará no sentido de consumir esse calor extra, ou seja, no sentido da reação endotérmica.
- No nosso caso, a reação endotérmica é a inversa (rosa → azul).
- Conclusão: Portanto, para reverter o cartão rosa para azul, devemos aquecê-lo. Aquecer o cartão também ajudará a evaporar a água (H₂O) presa no sal, o que, pela remoção de um produto (pensando na reação inversa), também desloca o equilíbrio para a esquerda.
A Armadilha Comum 🚨
A principal armadilha é a Alternativa A (“Resfriaria no congelador”). O aluno pode pensar que, para “secar” algo, é preciso esfriar. No entanto, quimicamente, o resfriamento favoreceria a reação exotérmica, que é a reação direta (azul → rosa), ou seja, o cartão ficaria mais rosa, não menos.
Fechamento e Expectativa
A análise termoquímica e do equilíbrio nos leva a procurar uma ação que envolva o aquecimento do cartão.
Passo 5: Análise das Alternativas
🔴 A) Resfriaria no congelador.
Incorreta. O resfriamento favorece a reação exotérmica (direta), deslocando o equilíbrio para a direita (lado rosa).
🔴 B) Borrifaria com spray de água.
Incorreta. Adicionar água (um reagente na reação direta) deslocaria o equilíbrio ainda mais para a direita, intensificando a cor rosa.
🔴 C) Envolveria com papel alumínio.
Incorreta. Envolver com papel alumínio isolaria o cartão do ambiente, mas não causaria a mudança de cor desejada de forma rápida.
🟢 D) Aqueceria com secador de cabelos.
Correta. Um secador de cabelos fornece calor, aumentando a temperatura. O aumento da temperatura favorece a reação endotérmica (inversa), que transforma o composto rosa no composto azul.
🔴 E) Embrulharia em guardanapo de papel.
Incorreta. O guardanapo poderia absorver um pouco da umidade superficial, mas não seria eficaz nem rápido para reverter a reação química no sal hidratado.
Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
Resumo do Raciocínio 📝
A questão descreve um equilíbrio químico em que a forma anidra de um sal de cobalto (azul) reage com a água para formar sua forma hidratada (rosa). A reação direta é exotérmica (ΔH < 0), o que implica que a reação inversa (rosa → azul) é endotérmica (absorve calor). Para reutilizar o cartão, é preciso reverter a reação, deslocando o equilíbrio para a esquerda. De acordo com o Princípio de Le Chatelier, um aumento na temperatura favorece a reação endotérmica. Portanto, aquecer o cartão (por exemplo, com um secador de cabelos) fará com que ele perca água e volte à sua coloração azul.
Gabarito Reafirmado 🏅
A alternativa correta é a D.
Resumo Final para Revisão 🔍
Lembre-se da regra de Le Chatelier para a temperatura: Aquecer favorece o lado que absorve calor (endotérmico). Esfriar favorece o lado que libera calor (exotérmico). Identifique o sinal do ΔH e a direção desejada, e a resposta ficará clara.
