Relatorio 9 - Cinética Química [Relatório feito]

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
RELATÓRIO 9
“Cinética Química”
LUÍS FELIPE COUTINHO FERREIRA
RIBEIRÃO PRETO, SÃO PAULO
2020
1. Ao executar o experimento, note que o volume final após misturar os béqueres A e B é de 50 mL. Sendo assim, a concentração retirada do estoque de todos os reagentes é diluída. Prepare uma tabela com a concentração de cada reagente (bromato, brometo, ácido e fenol) quando a reação inicia, para cada uma das 4 combinações da tabela 1 do experimento, neste volume final de 50 mL. Indique o cálculo que deve ser efetuado.
Tabela 1.1: concentração de cada substância
	Combinação
	BrO3-] inicial (mol.L-1)
	[Br-] inicial (mol.L-1)
	[H+] inicial (mol.L-1)
	Fenol inicial (mol.L-1)
	1
	0,033
	0,067
	0,1
	0,006
	2
	0,033
	0,134
	0,1
	0,006
	3
	0,066
	0,067
	0,1
	0,006
	4
	0,033
	0,067
	0,2
	0,006
2. Assista ao vídeo do experimento de cinética, e com um cronômetro próprio, anote o tempo em que cada reação apresentada se processa (são 6 reações no total, 4 combinações na temperatura inicial, e mais 2 em diferentes temperaturas). Para cada reação, cronometre 3 vezes o tempo, como se estivesse realizando a reação em triplicata. Calcule a média entre os tempos obtidos e apresente seus dados em uma tabela:
Tabela 2.1: tempo de cada reação
	Combinações
	Δt1 (s)
	Δt2 (s)
	Δt3 (s)
	Δt médio (s)
	1
	65,97
	64,87
	67,17
	66,00
	2
	36,67
	37,59
	0:36,02
	36,53
	3
	36,40
	36,23
	0:35,84
	36,15
	4
	17,36
	18,05
	0:17,75
	17,72
	5
	227,82
	231,20
	227,51
	228,34
	6
	121,66
	123,33
	123,33
	122,77
3. Procure as duas combinações nas quais apenas a concentração de BrO3- varie (na temperatura inicial). Para estas combinações, preencha a seguinte tabela:
Tabela 3.1: variação na concentração do BrO3-
	Combinação
	Δt médio (s)
	log (1/Δt)
	[BrO3-] inicial (mol.L-1)
	log [BrO3-]
	1
	66
	-1,819543936
	0,033
	-1,4814
	3
	36,15
	-1,558108301
	0,066
	-1,1804
4. Repita o procedimento da questão anterior para as combinações em que apenas a concentração de Br- varia, e depois para as combinações em que apenas a concentração de H+ varia.
Tabela 4.1: variação na concentração do Br-
	Combinação
	Δt médio (s)
	log (1/Δt)
	[Br-] inicial (mol.L-1)
	log [BrO3-]
	1
	66
	-1,819543936
	0,067
	-1,173925197
	2
	36,53
	-1,562649672
	0,134
	-0,872895201
Tabela 4.2: variação na concentração do H+
	Combinação
	Δt médio (s)
	log (1/Δt)
	[H+] inicial (mol.L-1)
	log [BrO3-]
	1
	66
	-1,819543936
	0,1
	-1
	4
	17,72
	-1,248463717
	0,2
	-0,698970004
5. Construa um gráfico de log (1/Δt) versus log [reagente] para cada uma das três tabelas preparadas anteriormente. Indique a equação de cada reta obtida.
Gráfico 5.1: log(1/ΔT) X log [BrO3-]
Gráfico 5.2: log(1/ΔT) X log [Br-]
Gráfico 5.3: log(1/ΔT) X Log [H+]
6. A partir da equação de cada reta, determine a ordem de reação em relação a cada reagente, e a ordem de reação global.
As equações de cada reta é:
BrO3: (0,8671 . X) - 0,5348
Br-: (0,257 . X) - 2,076
H+: (-0,539 . X) - 1,28
Logo a equação global será: 0,8671 + 0,257-0,539 = 1,6631
7. Indique a concentração de bromato, brometo, ácido que reagiram no intervalo de tempo cronometrado (lembre-se que esta concentração é determinada a partir da estequiometria da reação, em relação à quantidade de fenol que reagiu).
Inicialmente precisamos analisar a estequiometria da reação entre a combinação “A” e “B” será então:
BrO3- + 5Br- + 6H+ -----> 3Br2 + 3H2O
Após isso iremos observar que para 1 bromato a reação produz 3 Br2, para cada 5 íons de Bromo a reação produz 3 Br2 e para cada 6 íons de hidrogênio são produzidos 3 Br2. Sabendo que foram consumidos 0,006 ml, podemos calcular a quantidade de reagente consumido na reação:
Para o BrO3:
1BrO3 ------ 3Br2 Logo o valor de reagente consumido foi: 0,002
 X ---------- 0,006 
Para o Br-:
5Br- ------ 3Br2 Logo o valor de reagente consumido foi: 0,01
 X ----------0,006
Para o H+: 
 6Br- ------ 3Br2 Logo o valor de reagente consumido foi: 0,012
 X ---------- 0,006
Tabela 7.1: concentração final dos reagentes 
	Combinação 
	BrO3-] final (mol.L-1)
	[Br-] final (mol.L-1)
	[H+] final (mol.L-1)
	1
	0,031
	0,066
	0,088
	2
	0,031
	0,133
	0,088
	3
	0,064
	0,066
	0,088
	4
	0,031
	0,066
	0,188
8. Para cada reagente, calcule a velocidade de reação de cada combinação, e em seguida calcule a média das velocidades de cada combinação (não se esqueça de considerar o coeficiente estequiométrico), preenchendo as tabelas a seguir.
Tabela 8.1:
	Combinações 
	[BrO3-] reagiu (mol.L-1)
	Δt médio (s)
	Velocidade (mol.L-1.s-1)
	1
	0,002
	66
	3,03 x 10-5
	2
	0,002
	36,53
	5,47 x 10 -5
	3
	0,002
	36,15
	5,53 x 10 -5
	4
	0,002
	17,72
	1,12 x 10 -4
Tabela 8.2:
	Combinações 
	[Br-] reagiu (mol.L-1)
	Δt médio (s)
	Velocidade (mol.L-1.s-1)
	1
	0,01
	66
	1,51 x 10-4
	2
	0,01
	36,53
	2,37 x 10 -4
	3
	0,01
	36,15
	2,76 x 10 -4
	4
	0,01
	17,72
	5,64 x 10 -4
Tabela 8.3:
	Combinações 
	[H+] reagiu (mol.L-1)
	Δt médio (s)
	Velocidade (mol.L-1.s-1)
	1
	0,012
	66
	1,81 x 10-4
	2
	0,012
	36,53
	3,28 x 10 -4
	3
	0,012
	36,15
	3,31 x 10 -4
	4
	0,012
	17,72
	6,77 x 10 -4
Tabela 8.4:
	Combinação
	v consumo (BrO3-) (mol.L-1.s-1)
	v consumo (Br-) (mol.L-1.s-1)
	v consumo (H+) (mol.L-1.s-1)
	v reação (mol.L-1.s-1)
	1
	3,03 x 10-5
	1,51 x 10-4
	1,81 x 10-4
	3,02 x 10-5
	2
	5,47 x 10 -5
	2,37 x 10 -4
	3,28 x 10 -4
	5,22 x 10-5
	3
	5,53 x 10 -5
	2,76 x 10 -4
	3,31 x 10 -4
	5,52 x 10-5
	4
	1,12 x 10 -4
	5,64 x 10 -4
	6,77 x 10 -4
	1,12 x 10-4
Para calcularmos a velocidade de reação temos que então dividir as velocidades de consumo por suas relações trigonométricas e após isso, tirar a média.
9. Calcule a constante de velocidade da reação (k) para cada combinação nesta temperatura, calcule a média da constante de velocidade e escreva a expressão da ordem de reação.
Tabela 9.1:
	Combinação
	Valor de K
	1
	3,07 x 10-3
	2
	4,44 x 10-4
	3
	2,28 x 10-3
	4
	1,87 x 10-3
	Média
	2,55 x 10-3
10. Repita o exercício 8 para as reações realizadas em outras temperaturas. Use somente a concentração de bromato como referência para calcular a velocidade.
Tabela 10.1:
	Combinação
	[BrO3-] reagiu (mol L-1)
	Δtmédio (s)
	Velocidade (mol L-1 s-1)
	5
	0,002
	228,34
	8,75 x 10-6
	6
	0,002
	122,77
	1,62 x 10-5
11. Calcule a constante de velocidade de reação (k) para as outras temperaturas, e preencha a seguinte tabela:
Tabela 11.1:
	Combinação
	Temperatura(K)
	1/T (K-1)
	k (L3.mol-3.s-1)
	log k
	1
	297
	3,37 x 10-3
	3,07 x 10-3
	5,727
	5
	278
	3,60 x 10-3
	6,36 x 10-3
	6,455
	6
	288
	3,47 x 10-3
	1,18 x 10-2
	4,771
12. Construa um gráfico de log (1/T) versus log k. Indique a equação da reta obtida. Calcule a energia de ativação.
Gráfico 12.1: log(1/T) X ln k
Inclinação: 3489,1
3489,1 = ; sendo R a constante dos gases.
3489,1 = -Ea = 3489,1 x 8,314 Ea = -29000,3774 J.mol-1
Ea = -29 kJ.mol-1
Gráfico de log (1/T) X ln k
3.3670000000000002E-3	3.5969999999999999E-3	3.4719999999999998E-3	5.7270000000000003	6.4550000000000001	4.7709999999999999	1/T
ln k