Relatório sobre fatores que influenciam na velocidade de uma reação

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FUNDAÇÃO TÉCNICO EDUCACIONAL SOUZA MARQUES
FACULDADE DE FILOSOFIA, CIÊNCIAS E LETRAS 
Química Experimental II
H321Q
José Vitor Rodrigues Dias
Fatores que influenciam a velocidade de uma reação
Ícaro Hilário Antunes Alves
Rio de Janeiro, 27 de outubro de 2021
INTRODUÇÃO
Há vários fatores responsáveis pela ocorrência de uma reação química. Nesse caso, os reagentes devem apresentar uma afinidade química e ainda estar em contato, permitindo uma colisão entre suas moléculas, tendo como consequência a quebra de ligações e a formação de novas. 
TEORIA DA COLISÃO
Nas reações, os átomos que formam os reagentes, se rearranjam, originando os produtos. Os choques que resultam em quebra e formação de novas ligações são denominados como eficazes, porém nem todos os choques dão origem a produtos, estes são chamados de choques não-eficazes.
No momento em que ocorre o choque, obtém-se a formação de uma estrutura intermediária entre os reagentes e os produtos, essa formação é chamada de complexo ativado. Onde é o estado de transição entre os reagentes e produtos, cuja estrutura apresentam ligações enfraquecidas, oriundas dos reagentes, e a formação de novas ligações, presente nesse caso, nos produtos. (USBERCO, 2006).
Figura 1. Formação do complexo ativado. Fonte: USBERCO
Na figura 1, temos o exemplo do complexo ativado, que para que há a ocorrência deste fenômeno, as moléculas dos reagentes devem apresentar energia suficiente. A energia descrita é chamada de energia de ativação (Ea). Onde é a menor quantidade de energia necessária que deve ser fornecida aos reagentes para a formação do complexo ativado, e como consequência obtém-se a ocorrência da reação.
Em nível molecular, a velocidade das reações depende da frequência das colisões entre as moléculas, então, quanto maior a colisão, maior a velocidade da reação. A fim de resumo, para que uma colisão leve a uma reação, ela deve ocorrer com energia suficiente para quebrar as ligações e com adequação para que novas ligações sejam formadas. (BROWN, 2016)
FATORES QUE INFLUECIAM NA VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO
1. Superfície de contato
Os reagentes devem se aproximar para reagir. Então, quanto mais as moléculas dos reagentes colidem umas com as outras, mais rapidamente elas irão reagir. 
Sob condições heterogêneas, uma reação é limitada pela área de contato dos reagentes. Assim, reações heterogêneas que envolvem sólidos tendem a ocorrer mais rapidamente se a área superficial do sólido aumenta. Nesse caso, vamos considerar a seguinte reação.
 
Figura 2. Exemplo de superfície de contato usando CaCO3 Fonte: USBERCO
A efervescência no CaCO3 (s) na forma de pó é maior, pois há maior superfície de contato. Onde, o aumento da superfície intensificou a velocidade da reação. Devemos nos atentar que a quantidade de produto é a mesma nas duas situações, o volume de CO2 produzido será o mesmo no final das reações.
2. Temperatura
A velocidade das reações geralmente aumenta à medida que a temperatura aumenta. Pois, o aumento da temperatura eleva a energia cinética das moléculas. À medida que as moléculas se movem com mais velocidade, elas colidem com mais frequência e energia, levando, nesse caso, a velocidades de reação mais altas. (BROWN, 2016)
De acordo com Jacobus Van’t Hoff, um aumento de 10 ºC faz com que a velocidade da reação dobre. 
	Temperatura
	5 ºC
	15 ºC
	25 ºC
	Velocidade
	V
	2V
	4V
Tabela 1. Regra de Van’t Hoff. Fonte: USBERCO
3. Presença de um catalisador
Os catalisadores são agentes que aumentam a velocidade das reações sem que eles mesmos sejam consumidos. Afetam os tipos de colisão que levam à reação. 
Os catalisadores criam um caminho alternativo, exigem menor energia de ativação, fazendo com que a reação ocorra com mais rapidez.
Figura 3. Reações com catalisador. Fonte: USBERCO
Atenta-se que o catalisador acelera a reação, mas não aumenta seu rendimento. Acelera tanto a reação direta e inversa, pois diminui a energia de ativação de ambas. E ainda, não altera a variação de entalpia da reação.
4. Concentração dos reagentes
A maioria das reações químicas ocorre mais rapidamente se a concentração de um ou mais reagentes aumenta. Por exemplo, a palha de aço queima lentamente no ar, que contém 20% de O2, mas se incendeia rapidamente em oxigênio puro. Nesse caso, aumentando a concentração, aumenta-se as colisões. (BROWN, 2016)
5. Pressão
Aumentando a pressão do sistema, ou seja diminuindo o espaço, aumenta-se a concentração dos reagentes. Onde, obtendo uma maior concentração, leva a um aumento da velocidade. 
VELOCIDADE DAS REAÇÕES
A velocidade de um evento é definida como a variação que ocorre em um determinado intervalo de tempo. Então, numa reação química, a velocidade da reação é a variação na concentração de reagentes ou produtos por unidade de tempo. Sendo assim, a velocidade média de uma reação.
Genericamente, para a reação dada:
Temos então uma definição convencionada pela IUPAC permitindo calcular a velocidade média de uma reação sem especificar a substância participante.
Já, a expressão matemática que relaciona a velocidade de uma reação com a concentração dos reagentes é denominada lei da velocidade.
Novamente, para uma reação genérica , obtemos a seguinte fórmula:
Nesse caso,
V= velocidade da reação
K = constante da velocidade (a uma dada temperatura)
[A] e [B] = concentrações em mol/L dos reagentes
x e y = expoentes determinados experimentalmente, denominados ordem da reação.
Quando uma reação ocorre em apenas uma etapa, dizemos que é uma reação elementar. Nesse caso, os expoentes x e y são os coeficientes estequiométricos a e b.
OBJETIVO
Observar o comportamento da velocidade em diferentes condições de reação.
PARTE EXPERIMENTAL
MATERIAIS E REAGENTES
· Tubos de ensaio;
· Bico de Bunsen;
· Pinça de madeira;
· Solução de nitrato de prata (AgNO3);
· Ácido clorídrico (HCl);
· Alumínio (Al0)
· Carbonato de cálcio (CaCO3);
· Tiossulfato de sódio (Na2S2O3).
PROCEDIMENTO
Nota-se que antes de realizar o experimento, enumerou-se os tubos de 1 à 9.
Primeira reação: Influência da luz
Adicionou-se 2mL da solução de nitrato de prata em dois tubos de ensaio, e colocou-se 2mL de ácido clorídrico diluído em cada tubo. Guardou-se um dos tubos no escuro, enrolando um deles no papel. Expondo um tubo à luz e o outro não.
Tubo 1: Sem influência da luz
Tubo 2: Com influência da luz
Segunda reação: Influência da temperatura
Colocou-se dois pedaços de alumínio em dois tubos de ensaio, e adicionou-se 2mL de ácido clorídrico em cada tubo. Porém um dos tubos foi aquecido em um Bico de Bunsen com o auxilio de uma pinça de madeira até a ebulição, o outro ficou guardado.
Tubo 3: Temperatura ambiente
Tubo 4: Tubo que foi aquecido
Terceira reação: Influência da superfície de contato
Preparou-se dois tubos de ensaio, onde um tinha 1g de carbonato de cálcio em pedaços e outro com 1g de carbonato de cálcio em pó. E adicionou-se 5mL de ácido clorídrico em cada tubo.
Tubo 5: Carbonato de cálcio em pedaços
Tubo 6: Carbonato de cálcio em pó
Quarta reação: Influência da superfície de contato
Preparou-se três tubos de ensaio da seguinte forma
Tubo 7: 2mL da solução de tiossulfato de sódio + 3mL de água
Tubo 8: 3mL da solução de tiossulfato de sódio + 2mL de água
Tubo 9: 4mL da solução de tiossulfato de sódio + 1mL de água
E adicionou-se 5mL de ácido clorídrico diluído em cada tubo de ensaio.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
À priori, na primeira reação, onde analisou-se a influência da luz como fator que influencia na velocidade da reação. Verificou-se que o tubo de ensaio 1, que não foi exposto a luz, apresentou ainda uma dissolução do cloreto de prata, ou seja, ainda estava formando o precipitado. Onde, no tubo de ensaio 2, a solução encontra-se mais transparente e com dissolução total e formação do precipitado.
Figura 4. Reação do nitrato de prata com ácido clorídrico.
Na segunda reação, analisando a temperatura, como fator que influencia na velocidade da reação. Verificou-se que o tubo de ensaio que foi aquecido (tubo de ensaio 4) obteve uma reação mais veloz do queo tubo de ensaio 3, que estava numa temperatura ambiente.
Figura 5. Reação do alumínio com ácido clorídrico. 
Atenta-se a formação de H2, devido a reação de um ácido com um metal. Nesse caso, o alumínio metálico, com a influência da temperatura ainda foi oxidado.
Na terceira reação, verificou-se que o tubo de ensaio 6, reagiu com mais velocidade, nesse caso, o aumento da superfície intensificou a velocidade da reação. Enquanto, o tubo de ensaio 5, com o carbonato de cálcio em pedaços ainda estava ocorrendo sua dissolução na solução de ácido clorídrico.
Figura 6. Reação do carbonato de cálcio com ácido clorídrico
Já, na quarta reação, os tubos 7, 8 e 9, exemplificam a superfície de contato ligada à concentração. Basicamente, o aumento da concentração ocasiona uma maior superfície de contato, pois aumenta-se o número de colisões. Então, uma maior concentração, obtém-se um maior número de colisões, consequentemente, tem um aumento na velocidade da reação.
Figura 7. Reação com o tiossulfato de sódio com água e ácido clorídrico.
O tubo de ensaio 7, tinha 2mL de solução de tiossulfato de sódio e 3mL de água, já o tubo de ensaio 9, tinha 4mL de solução de tiossulfato de sódio e 1mL de água. Nesse caso, o tubo de ensaio com solução mais concentrada foi o número 9, enquanto o menos concentrado foi o tubo número 7.
O tubo número 8 foi um intermediário, apresentando, 3mL da solução de tiossulfato de sódio de 2mL de água.
Nesse caso, a reação que ocorreu mais rápida foi a mais concentrada. Sendo a solução no tubo de ensaio 9.
CONCLUSÃO
Nesse caso, através deste experimento foi determinado que os fatores, superfície de contato, presença de luz, temperatura, e concentração, influenciam na velocidade de uma reação. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. USBERCO, SALVADOR,. Química Volume único – 7º ed. reform.– São Paulo – Saraiva, 2006.
2. BROWN, LeMAY, BURSTEN, MURPHY, WOODWARD & STOLTZFUS. Química: A ciência central – 13ª ed. – São Paulo – Pearson, 2016.