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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE PAU DOS FERROS DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE QUÍMICA GERAL PROFESSOR: DISCENTE: MATRÍCULA: RELATÓRIO DE PRÁTICA EXPERIMENTAL CAPÍTULO XI: Fatores que influenciam a velocidade de uma reação química RN 05/2022 CAPÍTULO XI: Fatores que influenciam a velocidade de uma reação química 1. OBJETIVOS Observar fatores que determinam e influenciam a velocidade das reações químicas, tais como: temperatura, concentração, catalisadores e natureza dos reagentes. 2. INTRODUÇÃO A cinética química é a parte da química que estuda a velocidade das reações, além disso, é possível analisar meios para retardar ou acelerar uma reação. A velocidade de uma reação deve ser entendida como a mudança da concentração de um reagente ou produto dividida pelo intervalo de tempo no qual a mudança ocorre. 𝑉𝑅 = − Δ[R] Δt ou 𝑉𝑃 = Δ[P] Δt Existem alguns fatores que podem influenciar nesta velocidade, entre eles estão: Temperatura, concentração dos reagentes, estado físico dos reagentes, catalisadores e a superfície de contato. • Temperatura: A velocidade das reações químicas aumenta rapidamente com a elevação da temperatura. Com o aumento da temperatura, aumenta- se a energia cinética e, consequentemente, o número de colisões entre as partículas • Concentração dos reagentes: A velocidade de uma reação, geralmente, depende da concentração dos reagentes, pois quanto maior a quantidade de soluto por volume da solução, maior o número de colisões entre as partículas. • Estado físico: Os reagentes devem estar em contato para que reajam. Sendo assim, quando os reagentes estão em estados físicos diferentes, como quando um é gás e o outro é sólido, a reação está limitada a área de contato. Portanto, as reações que envolvem sólidos tendem a prosseguir mais rapidamente se a área superficial do sólido for aumentada. • Catalisadores: É uma substância que aumenta a velocidade de uma reação sem ser consumida. Depois que cessa a reação, ela pode ser recuperada da mistura reacional quimicamente inalterada. Sua presença é indicada escrevendo-se seu nome ou fórmula sobre a seta. • Superfície de contato: Quanto menor forem às dimensões das partículas dos materiais reagentes, maior será a área superficial total exposta, o que permite um melhor contato, resultando em reações mais rápidas. 3. MATERIAIS E MÉTODOS Material - Quantidade - Becker de 250 mL – 01 - Becker de 80 mL - 02 - Erlenmeyer 50 mL - 04 - Pipeta conta-gotas - 01 - Pipeta de 5 mL - 02 - Pisseta - 01 - Suporte universal – 02 - Almofariz – 01 Reagentes - Solução de ácido oxálico (H2C2O4. 2H2O) 0,25 mol/L - Solução de ácido sulfúrico (H2SO4) 3 mol/L - Solução de permanganato de potássio (KMnO4) 0,01 mol/L - Solução de sulfato de manganês (MnSO4) 1,0 mol/L - Comprimido de Sonrisal® Figura 1. Alguns materiais utilizados Procedimento 1) Foram separados 4 erlenmeyers e rotulados em A, B, C e D. a) No erlenmeyer A, foi pipetado 5mL de solução de ácido oxálico e 1mL de solução de ácido sulfúrico. Em seguida, foi acrescentado à mistura do erlenmeyer, 4mL de solução de permanganato de potássio. Com o auxílio de um cronômetro (celular), foi medido o tempo em que a solução se tornou transparente e anotado este tempo. b) No erlenmeyer B, foi colocado 5 mL de solução de ácido oxálico e 1 mL de solução de ácido sulfúrico. Em seguida, foi acrescentado 10 mL de água destilada e 4 mL de solução de permanganato de potássio a solução, controlando o tempo gasto para a solução se descolorir por completo. O tempo gasto foi anotado. c) No erlenmeyer C, foi colocado 5 mL de solução de ácido oxálico e 1 mL de solução de ácido sulfúrico. Em seguida, foi colocado 5 gotas de solução de sulfato de manganês. Depois, foi adicionado 4mL de solução de permanganato de potássio e anotado o tempo que a solução levou para descolorir. d) No erlenmeyer D, foi colocado 5 mL de solução de ácido oxálico e 1 mL de solução de ácido sulfúrico. O erlenmeyer foi colocado em banho-maria a 60°C durante 5 minutos, agitando-o eventualmente. Em seguida, foi adicionado ao erlenmeyer, ainda em banho-maria, 473 mL de solução de permanganato de potássio e anotado o tempo que a solução levou para descolorir. 2) Foram preparados dois Beckers e rotulados em 1 e 2. Em cada um foi colocado água até a marca de 40 ml. Em seguida foi adicionado meio comprimido de sonrisal sem triturar no Becker 1 e anotado o tempo da reação. No Becker 2 foi adicionado meio comprimido de Sonrisal® triturado. O tempo de reação também foi anotado. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO No erlenmeyer A, o tempo de gasto para que a solução se tornasse transparente foi de 06:14 minutos. Figura 2. Erlenmeyer A contendo a solução. No erlenmeyer B, observou-se um grande aumento no tempo gasto para que a solução se tornasse transparente. Este efeito foi causado pela diminuição da concentração dos reagentes devido a adição de água (H2O). O tempo gasto nessa reação foi de 11:10 minutos. Figura 3. Erlenmeyer B contendo a solução com o acréscimo de água No erlenmeyer C, ocorreu uma redução de tempo considerável em relação aos casos anteriores. Esta redução foi causada pela adição de um catalizador (MnSO4) que acelerou a reação, reduzindo o tempo em que a solução se tornou transparente. O tempo total da reação foi de 03:07 minutos. Figura 4. Erlenmeyer C contendo a solução e um catalisador. No erlenmeyer D, o tempo total da reação baixou reduziu-se a segundos. Isso aconteceu devido ao aumento da temperatura do sistema em que ocorreu a reação. Com uma maior agitação das moléculas, mais colisões acontecem, e então a velocidade da reação é aumentada. Isso explica o porquê de a reação ter ocorrido tão mais rapidamente que as anteriores. O tempo total foi de 28,69 segundos. Figura 5. Erlenmeyer D em banho-maria. No Erlenmeyer 1, o tempo gasto para que a reação de meio sonrisal em água acontecesse foi de 01:18 min. Figura 6. Comprimido de Sonrisal dividido No Erlenmeyer 2, o tempo gasto para que a reação de meio sonrisal triturado, acontecesse foi de 00:52 min. Observou-se uma redução no tempo gasto. Isso aconteceu porque com o comprimido triturado, a área superficial total exposta aumenta, o que permite um melhor contato. Figura 7.Meio comprimido de Sonrisal triturado. Todos os resultados obtidos estão descritos na tabela abaixo. Tabela 1. Erlenmeyers Tempo Fator estudado A 06:14 min - B 11:10 min Concentração C 03:07 min Catalisador D 00:28 min Temperatura 1 01:18 min Superfície de contato 2 00:52 min Superfície de contato Pré-Laboratório 1. Defina velocidade de reação. A velocidade de uma reação, sua taxa de reação, é a variação na concentração dos reagentes ou produtos por unidade de tempo. 2. Explique, a nível molecular, o efeito da diluição sobre a velocidade das reações químicas. A diluição diminui a concentração dos reagentes e em cinética química, quanto maior a concentração dos reagentes mais rápido a reação ocorre. 3. Explique a influência da natureza dos reagentes, da temperatura e do catalisador na velocidade das reações químicas. A natureza dos reagentes interfere na velocidade da reação, pois quanto maior o número de ligações dos reagentes mais lenta será a reação. Quanto maior a temperatura maior o movimento das moléculas, portantohaverá um número maior de colisões, aumentando a velocidade da reação. Catalisadores aumentam a velocidade da reação diminuindo a energia de ativação da mesma. 4. O que é um catalisador? Catalisadores são agentes que aumentam a velocidade da reação diminuindo a energia de ativação da mesma sem que participe da reação. 5. Dê exemplo de um processo em que se almeje a aceleração do mesmo. Dessorção de um medicamento em forma de comprimido no estomago. 6. Dê exemplo de um processo em que se almeje o retardo do mesmo. Decomposição de alimentos. Pós-Laboratório 1. No experimento qual fator influenciou mais na velocidade daquela reação? A temperatura. 2. Calcule a média e o desvio padrão dos dados obtidos por todos os grupos. Erlenmeyer A: �̅� = ∑ 𝑥𝑖 𝑛 �̅� = 391 + 374 + 410 3 �̅� ≅ 𝟑𝟗𝟏, 𝟕 segundos ou 6:32 minutos 𝐷𝑝 = √ ∑(𝑥𝑖 − �̅�)2 𝑛 𝐷𝑝 = √ (391 − 391,7)2+ (374 − 391,7)2 + (410 − 391,7)2 3 𝐷𝑝 = √216,2 𝑫𝒑 ≅ ±𝟏𝟒, 𝟕 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔 Erlenmeyer B: �̅� = 638 + 669 + 580 3 �̅� = 𝟔𝟐𝟗 segundos ou 10:29 minutos 𝐷𝑝 = √ (638 − 629)2+ (669 − 629)2 + (580 − 629)2 3 𝐷𝑝 = √1360,6 𝑫𝒑 ≅ ±𝟑𝟔, 𝟗 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔 Erlenmeyer C: �̅� = 187 + 187 + 210 3 �̅� ≅ 𝟏𝟗𝟒, 𝟔 segundos ou 3:15 minutos 𝐷𝑝 = √ (187 − 194,6)2+ (187 − 194,6)2 + (210 − 194,6)2 3 𝐷𝑝 = √117,6 𝑫𝒑 ≅ ±𝟏𝟎, 𝟗 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔 Erlenmeyer D: �̅� = 27 + 28 + 24 3 �̅� ≅ 𝟐𝟔, 𝟑 segundos ou 00:26 minutos 𝐷𝑝 = √ (27 − 26,3)2+ (28 − 26,3)2 + (24 − 26,3)2 3 𝐷𝑝 = √2,89 𝑫𝒑 ≅ ±𝟏, 𝟕 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔 Erlenmeyer 1: �̅� = 91 + 97 + 78 3 �̅� ≅ 𝟖𝟖, 𝟕 segundos ou 1:28 minutos 𝐷𝑝 = √ (91 − 88,7)2+ (97 − 88,7)2 + (78 − 88,7)2 3 𝐷𝑝 = √62,89 𝑫𝒑 ≅ ± 𝟕, 𝟗 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔 Erlenmeyer 2: �̅� = 35 + 52 + 56 3 �̅� ≅ 𝟒𝟕, 𝟕 segundos ou 00:48 minutos 𝐷𝑝 = √ (35 − 47,7)2+ (52 − 47,7)2 + (56 − 47,7)2 3 𝐷𝑝 = √82,89 𝑫𝒑 ≅ ±𝟗, 𝟏 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔 3. Calcule o erro. Erlenmeyer A: 𝐸𝑟𝑟𝑜 = |374 − 391,7| 374 𝑥100 𝐸𝑟𝑟𝑜 = 𝟒, 𝟕𝟑 % Erlenmeyer B: 𝐸𝑟𝑟𝑜 = |669 − 629| 669 𝑥100 𝐸𝑟𝑟𝑜 = 𝟓, 𝟗𝟖 % Erlenmeyer C: 𝐸𝑟𝑟𝑜 = |187 − 194,6| 187 𝑥100 𝐸𝑟𝑟𝑜 = 𝟒, 𝟎𝟔 % Erlenmeyer D: 𝐸𝑟𝑟𝑜 = |28 − 26,3| 28 𝑥100 𝐸𝑟𝑟𝑜 = 𝟔, 𝟎𝟕 % Erlenmeyer 1: 𝐸𝑟𝑟𝑜 = |78 − 88,7| 78 𝑥100 𝐸𝑟𝑟𝑜 = 𝟏𝟑, 𝟕𝟐 % Erlenmeyer 2: 𝐸𝑟𝑟𝑜 = |52 − 47,7| 52 𝑥100 𝐸𝑟𝑟𝑜 = 𝟖, 𝟐𝟕 % 4. Como poderíamos reduzir os erros? Realizando repetições dos experimentos. 5. CONCLUSÕES Foi possível comprovar experimentalmente a influência dos fatores estudados na aula sob a velocidade das reações. Assim, compreendendo a importância do estudo da cinética química em diferentes âmbitos. Algumas fontes de erros possíveis foram nas medições dos volumes dos reagentes e na medição do tempo gasto. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BROWN, Theodore L et al. Química: a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007. 972 p. ISBN: 8587918427.
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