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Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro - UNIRIO Centro de Ciências Biológicas e da Saúde – CCBS Instituto de Biociências – IBIO Departamento de Ciências Naturais – DCN Disciplina: Química Geral e Inorgânica Professora: Cláudia do Nascimento Aluno: Nicole Oliveira Curso: Ciências Biológicas - Bacharelado Nº da prática: 5 Prática realizada no dia: 04/11/2019 Cinética Química Rio de Janeiro 2º semestre 2019 I. Introdução A cinética química é o estudo da velocidade das reações químicas e dos fatores que podem alterar sua velocidade. A cinética possibilita produzir compostos importantes para as indústrias, se não fossem estudados levariam muito tempo para se formar. Dentro da cinética existem classificações relacionadas ao tempo que uma reação química leva para ocorrer, podem ser lentas ou rápidas. Esse tempo é determinado pela velocidade média. É calculada através da razão da variação de concentração pelo tempo de reação. Existem fatores que podem alterar a velocidade da reação, como: Superfície de contato: Se houver maior superfície mais rápido a reação química irá ocorrer. Concentração dos reagentes: As velocidades das reações são afetadas pelas concentrações dos reagentes. Temperatura: Na maior parte das reações, ocorre mais rápido ao aumentar a temperatura tudo depende dos reagentes. Pressão: Presente nos sistemas gasosos se aumenta a pressão há uma diminuição do volume ocupado, que aumenta o número de choques entre os reagentes logo a velocidade fica maior. Presença de agentes externos: São substâncias que podem modificar o tempo que ocorre a reação, como catalisadores que aumentam a velocidade e os inibidores que diminuem a velocidade das reações químicas II. Objetivos Compreender os fatores que influenciam na velocidade de uma reação química. A fim de utilizar a seu favor nos procedimentos químicos realizados futuramente. III. Materiais e Métodos a) Materiais ● Dois comprimidos efervescentes contendo ácido cítrico e bicarbonato de sódio ● 5 frascos de Erlenmeyers 250 mL ● Proveta 100 mL ● Gral ● Pistilo ● Espátula ● Papel alumínio ● Tela de amianto ● Cronômetro ● Dois comprimidos efervescentes contendo ácido cítrico e bicarbonato de sódio b) Metodologia Dois comprimidos foram pesados separadamente, e suas massas foram anotadas. Posteriormente os dois comprimidos foram divididos na metade em partes iguais, que foram enumeradas de 1 a 4. Cada parte foi pesada separadamente e suas massas foram anotadas. A parte número 4 foi dividida na metade em partes iguais aproximadamente, enumerando uma delas com o número 6 e pesando-a. Já a outra metade de 4 foi triturada com o auxílio de gral de pistilo que foi transformado em pó que foi pesando e sua massa foi anotada. As cinco partes foram feitas em diferentes procedimentos da seguinte forma: No procedimento do pedaço número 1, colocou-se no erlenmeyer 100ml de água gelada que foi medida com uma proveta e foi transferida para o erlenmeyer. O comprimido foi colocado no frasco e o cronômetro iniciou sua contagem até que a reação acabasse. O tempo foi registrado no roteiro. No procedimento do pedaço número 2, colocou-se no erlenmeyer 100ml de água na temperatura ambiente, que foi medida com uma proveta e foi transferida para o erlenmeyer. O comprimido foi colocado no frasco e o cronometro iniciou sua contagem até que a reação acabasse. O tempo foi registrado no roteiro. No procedimento do pedaço número 3, colocou-se no erlenmeyer 100ml de água quente(entre 80º e 90ºC) que foi medida com uma proveta e foi transferida para o erlenmeyer. O comprimido foi colocado no frasco e o cronômetro iniciou sua contagem até que a reação acabasse. O tempo foi registrado no roteiro. No procedimento do pedaço número 6, colocou-se no erlenmeyer 100ml de água na temperatura ambiente, que foi medida com uma proveta e foi transferida para o erlenmeyer. O comprimido foi colocado no frasco e o cronômetro iniciou sua contagem até que a reação acabasse. O tempo foi registrado no roteiro. No procedimento da parte triturada, colocou-se no erlenmeyer 100ml de água na temperatura ambiente, que foi medida com uma proveta e foi transferida para o erlenmeyer. O pó foi colocado no frasco e o cronômetro iniciou sua contagem até que a reação acabasse. O tempo foi registrado no roteiro. IV. Resultados e Discussões Com o final de cada reação dos comprimidos com a água e os dados anotados, a velocidade média foi calculada a partir dos dados da massa e o tempo das reações. É possível observar os resultados da tabela abaixo Parte do comprimido Massa (g) Tempo de reação água gelada (s) Tempo da reação água em temperatura ambiente (s) tempo da reação água quente (s) velocidade média (g/s) 1 1,95 60,80 - - 0,0321 2 1,99 - 48,36 - 0,0411 3 2,10 - - 22,56 0,0931 6 1,03 - 30,33 - 0,0339 7 (pó) - - 5,80 - 0,171 Tabela 1: Dados dos experimentos de efervescência Com os dados da tabela é possível observar que a variação de temperatura e a forma do comprimido(superfície de contato) influenciaram a velocidade média de cada reação. Os pedaços de comprimido enumerados 1, 2 e 3, possuíam massas com valores próximos e mesmo assim tiveram tempos de reação diferentes, logo, tiveram velocidades médias diferentes. A mudança da temperatura do meio que ocorreu a reação foi o principal aspecto que ocasionou nessa diferença. Segundo Chang (2010), quanto maior for a temperatura, maior será a velocidade de reação, tendo em vista que o aumento da temperatura vai aumentar a energia cinética das partículas dos reagentes, deixando-as mais agitadas, o que vai acarretar um maior número de choques efetivos entre essas partículas e, consequentemente, a velocidade da reação. É possível confirmar essa informação, pois o comprimido número 1 que reagiu na água gelada demorou 60,80 segundos para sua dissolução, com uma velocidade média de 0,0321 g/s,e o comprimido que reagiu na água quente, o número 3, levou 22,56 segundos para sua dissolução, tendo velocidade média de 0,0931 g/s. Em relação com os pedaços 6 e 7(pó) foi possível ver que a superfície de contato influenciou na velocidade de cada reação, a parte em pó (7) teve sua dissolução mais rápida pois havia uma maior superfície de contato com a água, ao contrário da parte número 6. De acordo com Chang (2010) quanto maior for a superfície de contato dos reagentes envolvidos na reação, maior será a velocidade da reação, tendo em vista que, em uma superfície de contato maior, haverá mais partículas entrando em colisão, aumentando a possibilidade de choques efetivos. Os fatos do experimento confirmam o que foi dito por Chang, pois o número 6 teve menos superfície de contato com a água, tendo o tempo de reação de 30,33 segundo e sua velocidade média de 0,0339 g/s. Já a parte em pó estava completamente triturada com maior superfície de contato, levando 5,80 segundos para efervescer, com velocidade média de 0,171 g/s. A composição do comprimido da aula prática era o ácidocítrico (C6H8O7) e bicarbonato de sódio (NaHCO3). Ao reagirem terão um sal e uma água como produtos e também CO2 como gás liberado. 3 NaHCO3(aq) + C6H8O7(aq) Na3C6H5O7(aq) + 3 H2O(l) + 3 CO2(g) A última etapa foi calcular a velocidade de reação dos reagentes do comprimido em mol/a partir das velocidades médias da tabela 1. Foi usada a quantidade de cada reagente em um comprimido, informada na embalagem, em comprimido de 3,98g continham 1413 mg de ácido cítrico e 1854 mg de bicarbonato de sódio. MM NaHCO3 = 84,0 g/mol MM C6H807 = 192 g/mol). Bicarbonato de Sódio: 1,854 g --- 3,98 g X g ------ 1,95 g X = 0,9084 g 1 mol ------- 84,0 g X mol ------ 0,9084 g X = 0,0108 mol Vm = 0,0108 / 60,80 Vm = 1,78 x 104 mol/s Ácido cítrico 1,413g ---- 3,98g X g ------- 1,95g X= 0,6923g 1 mol ---- 192 g X mol ----0,6923 g X=0,00361 mol Vm = 0,00361 / 60,80 Vm 5,93 x 10 5 mol/s V Conclusão Foi possível concluir que os fatores: velocidade, superfície de contato e temperatura estão sempre relacionados. O objetivo foi alcançado, visando aprender como eles influenciam no processos de reação entre os componentes químicos sob determinada condição. VI. Referências Bibliográficas ATKINS, P. JONES, L. Princípios de química. Questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. CHANG, R. Química Geral. Conceitos essenciais. 4. ed. São Paulo: AMGH Editora, 2010.
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