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1 CINÉTICA QUÍMICA PRICILA MARIA BATISTA CHAGAS Ana Lúcia Baldaçara Brito (30D) - 202120358 Diego Faustino Garcia Pancotti (30D) - 202120686 Laura Rodrigues Ribeiro Pinto (30D) - 202111218 Thauana Ávila Teixeira (30D) - 202120885 Lavras - MG 16 de julho de 2022 2 SUMÁRIO INTRODUÇÃO....................................................................................................... OBJETIVO............................................................................................................. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL.................................................................... MATERIAIS UTILIZADOS..................................................................................... RESULTADOS...................................................................................................... PONTOS DE DISCUSSÃO................................................................................... REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................... 3 INTRODUÇÃO Cinética química é o ramo da ciência que estuda os fatores que influenciam na velocidade das reações químicas, ou seja, as condições que aumentam ou diminuem o tempo com que duas ou mais substâncias reagem entre si, dando origem a compostos diferentes. Para que aconteça uma reação entre duas ou mais substâncias é necessário que as moléculas se choquem, de modo que haja quebra das ligações para a formação de outras novas. Alguns fatores que fazem com que as substâncias envolvidas nas reações se choquem com mais intensidade e com maior frequência são: Concentração de reagentes: o aumento da concentração dos reagentes interfere proporcionalmente na velocidade de reação. O número de colisões irá depender das concentrações de A e B. Essa afirmação é demonstrada pela Lei da Velocidade, que conclui corretamente que a concentração em mol/L é diretamente proporcional à velocidade da reação. 𝑉 = 𝐾[𝐴]𝛼[𝐵]𝛽 Onde: v = velocidade da reação; k = constante que só depende do valor da temperatura; A e B = concentração de reagentes; α e β = expoentes determinados experimentalmente. Pressão: quando se aumenta a pressão de um sistema gasoso, aumentasse a velocidade da reação. Esse aumento é ocasionado pela diminuição do volume e pela aproximação das moléculas que intensificam as colisões. Temperatura: quando se aumenta a temperatura de um sistema, a velocidade da reação também aumenta, pois quando se é adicionado calor a energia cinética das moléculas aumenta e também o número de colisões. Catalisadores: catalisadores são substâncias que aceleram a reação sem serem consumidos. Eles permitem que a reação tome um caminho alternativo, que exige menor energia de ativação, fazendo com que a reação se processe mais rapidamente. 4 Segundo a apostila GQI 161, em geral, o aumento da concentração dos reagentes e da temperatura, por exemplo, aumenta a velocidade de uma reação devido ao aumento do número de colisões efetivas entre as moléculas. Consideremos a seguinte reação química hipotética: 𝐴 ⇌ 𝐵 A velocidade média da reação acima será dada por: 𝑣𝑚 ∆𝐶𝐵 Δt = − ∆𝐶𝐴 Δt Em que 𝛥𝐶𝐵 e 𝛥𝐶𝐴 são as variações das concentrações do produto B e do reagente A que ocorrem no intervalo de tempo 𝛥𝑡. Como os coeficientes estequiométricos de A e B na reação são iguais a 1, a velocidade média da reação é a própria velocidade de consumo e de formação de A e B, respectivamente. 5 OBJETIVO O experimento tem como objetivo estudar a velocidade das reações, observando os fatores que a influência, como: temperatura, concentração, catalisadores e superfície de contato. Além de observar quantitativamente a influência da concentração sobre o tempo necessário para que uma reação ocorra. 6 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Para dar início, foi adicionado, em um béquer, uma certa quantidade da solução NaHSO3 e em outro béquer, a solução KIO3. Em seguida, em um tubo de ensaio, colocou 10 ml da solução NaHSO3 e, em outro tubo de ensaio, adicionou a solução KIO3, água destilada (H2O) e 1 ml da solução de amido. O experimento foi dividido em 6 etapas, em que o tubo com a solução de KIO3, H2O e amido, varia em sua quantidade, da seguinte forma. A solução de KIO3 foi de 10, 9, 8, 6, 4 e 2 ml, nos tubos 1, 2, 3, 4, 5 e 6, respectivamente e a água destilada, respectivamente, foi de 0, 1, 2, 4, 6 e 8ml, mais o 1 ml de amido em todos os tubos. Para cada etapa do procedimento foi misturado o tubo com a solução de NaHSO3 e o tubo com a solução de KIO3, assim que começou a reação, foi acionado o cronômetro e começou a agitar constantemente o sistema até que a coloração mudasse, assim que acontece isso, o cronômetro foi pausado e anotou o tempo com que casa sistema levou para a mudança de coloração. Esse procedimento foi realizado duas vezes, em que o primeiro foi feito com as soluções em temperatura ambiente e o segundo, as soluções foram levadas para um banho de gelo de 5 minutos, em seguida feito todo o procedimento descrito acima. Notou-se quanto menor a quantidade de KIO3 presente na reação e menor a temperatura, o sistema levou mais tempo para mudar sua coloração. 7 MATERIAIS UTILIZADOS 1. Béquer de 250 mL 2. Bastão de vidro 3. 2 tubos de ensaio grandes 4. Cronômetro 5. Proveta de 10 mL 6. Pipeta graduada de 10 mL 7. Pipetador e termômetro 8. Solução de 𝐾𝐼𝑂3 (iodato de potássio, 4,00 g/L) 9. Solução de 𝑁𝑎𝐻𝑆𝑂3 (bissulfito de sódio, 0,850 g/L) 10. Solução de amido 1% m/m 11. Água destilada 12. Gelo 8 RESULTADOS ▪ Procedimentos 1. Expresse as concentrações das soluções estoques 𝑁𝑎𝐻𝑆𝑂3 e 𝐾𝐼𝑂3 em 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1(mostre os cálculos): 𝑁𝑎𝐻𝑆𝑂3 𝐾𝐼𝑂3 𝐶 = 𝑚 𝑀𝑀×𝑉 𝐶 = 𝑚 𝑀𝑀×𝑉 𝐶 = 0,850 104,1×1 𝐶 = 4 214,0×1 𝑪 = 𝟖, 𝟏𝟔 × 𝟏𝟎−𝟑𝒎𝒐𝒍/𝑳 𝑪 = 𝟖, 𝟏𝟔 × 𝟏𝟎−𝟑𝒎𝒐𝒍/𝑳 2. Dados experimentais para determinação da velocidade média de consumo de 𝐾𝑆𝑂3 − para a reação entre o 𝐾𝐼𝑂3 e o 𝑁𝑎𝐻𝑆𝑂3, 𝑒𝑚 𝑇1 = 22°𝐶 e 𝑇2 = 9°𝐶. 𝐸𝑞𝑢𝑖𝑝𝑒 𝑉𝑁𝑎𝐻𝑆𝑂3 𝑉𝐾𝐼𝑂3 𝑉𝐻2𝑂 𝐶𝐼𝑂3− 1 10 10 0 9,35 × 10−3 2 10 9 1 8,40 × 10−3 3 10 8 2 7,48 × 10−3 4 10 6 4 5,60 × 10−3 5 10 4 6 3,74 × 10−3 6 10 2 8 1,87 × 10−3 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜(𝑠) 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜(𝑠) 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐 (𝑚𝑜𝑙 𝐿−1𝑠−1) T1 T2 V1 V2 12,0 17,3 3,40 × 10−4 2,30 × 10−4 13,6 20,2 3,10 × 10−4 2,02 × 10−4 14,3 22,3 2,80 × 10−4 1,80 × 10−4 16,4 28,1 2,40 × 10−4 1,40 × 10−4 30,0 50,0 1,36 × 10−4 8,16 × 10−5 62,0 86,0 6,58 × 10−5 4,74 × 10−5 9 3. Determine a concentração de 𝐼𝑂3 − no sistema, após a mistura de todos os reagentes, para o experimento feito por sua equipe. 𝐶1 × 𝑉1 = 𝐶2 × 𝑉2 8,16 × 10 = 𝐶2 × 20 𝑪𝟐 = 𝟒, 𝟎𝟖 × 𝟏𝟎 −𝟑𝒎𝒐𝒍/𝑳 4. Determine a velocidade média de consumo de 𝐻𝑆𝑂3 − para o experimento feito por sua equipe (use os dados do quadro 1, na temperatura T1). 𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑎 = −[𝐻𝑆𝑂3 −]𝑓 −[𝐻𝑆𝑂3 −]𝑖 𝑡𝑓 − 𝑡𝑖 𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑎 = − (4,08 × 10−1) − (8,16 × 10−3) 62 𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑎 = − (4,08 × 10−3) 62 𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑎 = 6,58 × 10 −5𝑚𝑜𝑙/𝐿. 𝑠 10 PONTOS DE DISCUSSÃO Pergunta 1: A agitação manual durante o experimento afeta a velocidade da reação? Como? Resposta:Sim, a agitação manual durante o experimento afeta a velocidade da reação, pois quando a solução é agitada a velocidade da reação aumenta, sendo assim a reação ocorre de forma mais rápida do que se estivesse estática. Pergunta 2: Utilizando os dados do quadro 1, construa um gráfico contendo as curvas de velocidade média de consumo de 𝐻𝑆𝑂3 −(mol 𝐿−1𝑆−1) x concentração (mol 𝐿−1) de 𝐼𝑂3 − obtidas nas duas temperaturas. Resposta: Pergunta 3: Discuta o efeito da temperatura sobre a velocidade média da reação. Resposta: A temperatura interfere no experimento desacelerando a velocidade da reação, pois a velocidade das moléculas diminui em baixas temperaturas, portanto a velocidade da reação diminui também. Pergunta 4: Por que foram adicionados 1, 2, 4, 6 e 8 mL de água aos tubos 2, 3, 4, 5 e 6, respectivamente? Resposta: Foram adicionados volumes de água diferentes em cada tudo, para manter o volume de 20 ml no final de cada solução. Além disso, foi importante para comprovar se o tempo da reação entre os compostos seria diferente em cada um dos casos, tendo em vista que quanto mais água é adicionada na solução e menos KIO3, o tempo para a reação acontecer é maior. 11 REFERÊNCIAS [1] Acessado em 5 de agosto de 2022: Livro de GQI 161 situado no Campus Virtual
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