Cinetica quimica - metodo da velocidade inicial

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Pós-laboratório 4: Cinética-química - Método da velocidade inicial 
 
CQ033 - Físico-química 
 
08/03/2022 - Bancada número 04 
 
Nomes: Ana Carolina, Bianca Cavalcanti e Isabella Oberst 
 
Experimento 4 
 
1 – Introdução: 
A cinética química é o estudo da velocidade da reação. Esta é a velocidade de consumo e é descrita 
como a velocidade de consumo dos reagentes para formação dos produtos. Como este sistema está sujeito 
as variações do ambiente, diversos fatores são influenciadores da velocidade de uma reação, sendo 
importante manter a maior quantidade possível de variáveis constantes, a temperatura sendo um exemplo 
destas. Entretanto, a maior influência da velocidade da reação á a concentração dos reagentes. Para tal, o 
primeiro passo é sempre determinar a equação química da reação. 1 
 Neste estudo analisaremos a cinética química da reação abaixo. 
 
3𝐻𝑆𝑂3    (𝑎𝑞) 
  − +  𝐼𝑂3  (𝑎𝑞)
 −   → 𝐼    (𝑎𝑞)
 −   +  3𝑆𝑂4       (𝑎𝑞) 
   2− +  3𝐻    (𝑎𝑞)
 + 
 
Nesta reação só nos preocuparemos em obter as concentrações dos íons iodato e bissulfito para 
determinar a lei da velocidade da reação, definida aqui como: 
 
𝑣  =  𝑘  ⋅ [𝐻𝑆𝑂3
 −]𝑚 ⋅ [𝐼𝑂3
 −]𝑛 
 
Onde 𝑣  é a velocidade da reação e 𝑘 a constante cinética da velocidade. Ainda, interpretamos tudo 
que está dentro da chaves como concentração e as variáveis 𝑚 e 𝑛 , os coeficientes estequiométricos, ambas 
dos respectivos íons. Para determinar a lei da velocidade dessa equação foi utilizado a método da velocidade 
inicial, o qual consiste em uma série de experimentos (neste caso dois diferentes, com 5 etapas/reação 
analisada em cada um) onde já se sabia a concentração antes da reação acontecer para que depois possamos 
determinar matematicamente o que precisamos (aqui sendo a concentração dos íons iodeto e 
bissulfeto). 2 
Ademais, foi adicionada uma etapa a mais neste procedimento com a finalidade de estabilizar a 
reação: uma solução de metabissulfito (𝑁𝑎2𝑆2𝑂5 ) para gerar o íon bissulfito ( 𝐻𝑆𝑂3
 −), uma vez que as 
soluções com bissulfito (𝑁𝑎𝐻𝑆𝑂3) são muito instáveis. Ainda, usaremos a aproximação de que a velocidade 
inicial e a velocidade média são iguais; consequentemente teremos uma lei da velocidade resumida em: 
 
𝑣  =
1
3
⋅
[𝐻𝑆𝑂3
 −]
𝑡
 
 
Sendo que, a concentração necessária será calculada através do método já explicado e o tempo foi 
obtido experimentalmente, utilizando um amido como indicador. Tal indicador é indispensável para detectar 
o íon 𝐼3
 −, que juntos deixam a solução com um tom azul intenso e segue a seguinte equação geral: 
3𝐻𝑆𝑂3
 −  +  𝐼𝑂3
 −  →  𝐼3
 −  +  𝑎𝑚𝑖𝑑𝑜 
 
Esta equação química tem todos os itens mencionados anteriormente como reagente e é conhecida 
como reação relógio. Tais reações são caracterizadas pela mudança radical da cor após um período de tempo 
conhecido como período de indução 3 . Esta propriedade nos ajuda a cronometrar o tempo de consumo 
do íon bissulfito, e assim concluir todos os objetivos definidos. 
 
 
 
2 – Objetivo: 
 
Na prática, objetivo final foi atingir a coloração azul intensa que representa a formação correta do 
íon 𝐼3
 − e, consequentemente, uma reação experimental bem sucedida, e ainda a obtenção do tempo até tal 
coloração. 
Posteriormente, o objetivo definido é calcular as concentrações dos íons iodato e bissulfito e a 
velocidade da reação, em todas as reações realizadas (esses dados foram demonstrados na tabela I e na 
Tabela II, no item 4). Posteriormente construir os gráficos de log da velocidade pelo log da concentração dos 
íons, para ambos os íons já mencionados, os quais são necessários para atingir o objetivo de conhecer a 
ordem da reação em relação a estes mesmos íons, a lei da velocidade completa para a reação bissulfito-
iodato e a constante da velocidade da reação (dados dos itens a, b e c do tópico 4). 
 
3 – Procedimento experimental: 
Nesse experimento, foram utilizados os seguintes materiais: 
-5 tubos de ensaio 
- 5 béqueres 
- 1 bureta de 50,00 mL 
- 3 buretas de 25,00 mL 
- Solução de 𝐾𝐼𝑂3 0,1 mol/L 
- Solução de 𝑁𝑎2𝑆2𝑂5 0,1 mol/L 
- Solução de amido 1,5 g/L 
- Cronômetro 
 
 Inicialmente, foram separados 5 béqueres e 5 tubos de ensaio e foram enumerados. Depois, foram 
preparadas as soluções de𝐾𝐼𝑂3 e água nos béqueres, e as soluções de 𝑁𝑎2𝑆2𝑂5, amido e água nos tubos de 
ensaio, nas concentrações pré-estabelecidas, usando as buretas para medição. Nesse experimento, 
mantiveram-se constantes as concentrações da solução B, presente nos tubos de ensaio, sendo 1 mL de 
𝑁𝑎2𝑆2𝑂5, 2 mL de amido e 7 mL de água, enquanto as concentrações da solução A, presente nos béqueres, 
mudou, sendo 26 mL de água e 4 mL de 𝐾𝐼𝑂3 no béquer 1, 24 mL de água e 6 mL de 𝐾𝐼𝑂3 no béquer 2, 22 
mL de água e 8 mL de 𝐾𝐼𝑂3 no béquer 3, 20 mL de água e 10 mL de𝐾𝐼𝑂3 no béquer 4, e 18 mL de água e 12 
mL de KIO3 no béquer 5. Após o preparo de todas as soluções, foi adicionando-se o conteúdo de cada tubo 
de ensaio ao seu béquer de número correspondente, e o tempo para cada reação ocorrer foi 
cronometrado e anotado. 
 Na segunda etapa do experimento, foram utilizadas as mesmas substâncias e vidraria, porém dessa vez 
a concentração da solução A foi mantida constante, sendo 28 mL de água e 12 mL de𝐾𝐼𝑂3. Já a solução B 
sofreu variações, tendo 1 mL de 𝑁𝑎2𝑆2𝑂5, 2 mL de amido e 7 mL de água no tubo 1; 2 mL de 𝑁𝑎2𝑆2𝑂5, 2 mL 
de amido e 6 mL de água no tubo 2; 3 mL de 𝑁𝑎2𝑆2𝑂5, 2 mL de amido e 5 mL de água no tubo 3; 4 mL de 
𝑁𝑎2𝑆2𝑂5, 2 mL de amido e 4 mL de água no tubo 4; e 5 mL de 𝑁𝑎2𝑆2𝑂5, 2 mL de amido e 3 mL de água no 
tubo 5. Após o preparo de todas as soluções, novamente o conteúdo dos tubos de ensaio foi adicionado 
aos béqueres de número correspondente, e o tempo de reação foi cronometrado. 
 
4 – Resultados e discussão: 
 
Apresente as tabelas preenchidas e o detalhamento dos cálculos para UMA linha de cada tabela 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela I - Variação da concentração de iodato mantendo a de metabissulfito constante 
 Volume / mL 
Solução A Béquer 1 Béquer 2 Béquer 3 Béquer 4 Béquer 5 
KIO3 4 6 8 10 12 
Água 26 24 22 20 18 
Solução B Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4 Tubo 5 
Na2S2O5 1 1 1 1 1 
amido 2 2 2 2 2 
Água 7 7 7 7 7 
Concentrações / 
mol.L-1 
[IO3-] 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 
[HSO3-] 0,050 
tempo /s 59,39 41,36 45,55 38,16 36,62 
Velocidade /mol.L-1.s-1 2,8 x 10−4 4,0 x 
10−4 
3,6 x 10−4 4,4 x 10−4 4,5 x 10−4 
 
Tabela II - Variação da concentração de metabissulfito mantendo a de iodato constante 
 Volume / mL 
Solução A Béquer 1 Béquer 2 Béquer 3 Béquer 4 Béquer 5 
KIO3 12 12 12 12 12 
água 28 28 28 28 28 
Solução B Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4 Tubo 5 
Na2S2O5 1 2 3 4 5 
amido 2 2 2 2 2 
água 7 6 5 4 3 
Concentrações / 
mol.L-1 
[IO3-] 0,024 
[HSO3-] 0,0040 0,0080 0,012 0,016 0,020 
Tempo /s 48,26 22,65 14,00 11,75 08,65 
Velocidade /mol.L-1.s-1 2,8 x 10−5 1,2 x 
10−4 
2,8 x 10−4 4,5 x 10−4 7,7 x 10−4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Construa os gráficos que forem necessários para determinar: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As contas para os gráficos a cima: 
 
 
 
 
 
a) a ordem da reação em relação ao íon iodato e ao íon bissulfito. 
 
R: A ordem da reação é dada a partir do ângulo na equação da reta. Para o iodato variando (tabela 1 
e reta da cor verde) a ordem da reação é 2 e para a variação de concentração do bissulfito (tabela 2 
e reta da cor azul) a ordem da reação é 1. 
 
 b) Lei de velocidade completa para a reação bissulfito-iodato. 
 
 𝑣  =  𝑘  ⋅ [𝐻𝑆𝑂3
 −]1 ⋅ [𝐼𝑂3
 −]2 
 
 c) A constante de velocidade da reação. 
 
R: Tendo como base os valores do experimento 1 da tabela 1 e a lei da velocidade apresentada no 
 item anterior, levando em conta que o 𝑘 é uma constante e deve ser o mesmo para qualquervalor de 𝑣 ou de concentração dos íons, obtivemos que: 
2,8 ⋅ 10−4 = 𝑘 ⋅ (0,050)1 ⋅ (0,010)2 
Logo 𝑘 é 0,56 
Usando a seguinte equação dada no pré-laboratório 
𝑘′  =  𝑘 ⋅ [𝐻𝑆𝑂3
 −]𝑚 e 𝑘′′  =  𝑘 ⋅ [𝐼𝑂3
 −]𝑛 
Vemos que 𝑘′  =  0,028 e 𝑘′′  =  0,000056 
 
 
5 – Conclusão: 
Na primeira parte do experimento, os valores obtidos foram de 59,39s para o béquer 1, 41,36s para 
o béquer 2, 45,55s para o béquer 3, 38,16s para o béquer 4 e 36,62s para o béquer 5. 
 Já na segunda parte, os valores obtidos foram de 48,26s para o béquer 1, 22,65s para o béquer 2, 
14,00s para o béquer 3, 11,75s para o béquer 4 e 08,65s para o béquer 5. 
 Portanto, percebe-se que o aumento da concentração de iodato, no experimento 1, contribuiu 
para o aumento na velocidade da reação. O aumento da concentração de metabissulfito, no experimento 2, 
contribuiu ainda mais para um aumento da velocidade de reação, variando de 48,26s para 8,65s. 
Confirmando assim que a cinética de uma reação química está intimamente ligada a concentração dos 
reagentes elevando sua velocidade na formação dos produtos. 
Ainda, podemos concluir que o valor de 𝑘 obtido é um valor experimental válido apenas para este 
experimento, uma vez que os valores obtidos são reais e estão suscetíveis a erros laboratoriais (erro de 
paralaxe, erro de medição, falha na cronometragem de tempo, etc), ressaltando que a constante da 
velocidade foi calculada através do experimento que, comparado aos demais, teve maior estabilidade e 
coerência. 
 
 
6 – Referências bibliográficas: 
1 - ATKINS, Peter; PAULA, Julio D. Físico-Química - Vol. 2, 10ª edição: Grupo GEN, 2017. 9788521634751. 
Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521634751/. Acesso em: 12 mar. 
2022. 
2- NASCIMENTO, Francis pereira. Uma introdução ao estudo de reações químicas monomoleculares e 
elementares via método monte Carlo. [S. l.], p. 7 - 8, 25 mar. 2013. 
3 - HONÉRIO C. J., Show de Química: Aprendendo Química de forma lúdica. Editora G4, 298p. Edição 2ª ED. 
2013.