INFLUÊNCIA DA CONCENTRAÇÃO NA VELOCIDADE DAS REAÇÕES docx

Prévia do material em texto

IFNMG – INSTITUTO FEDERAL DO NORTE DE MINAS
GERAIS LICENCIATURA EM QUÍMICA
LABORATÓRIO DE QUÍMICA ANALITÍCA QUALITATIVA
INFLUÊNCIA DA CONCENTRAÇÃO NA VELOCIDADE DAS REAÇÕES
QUÍMICAS
Relatório de aula prática apresentado como
parte das exigências da disciplina Laboratório
de Química Analitíca Qualitativa.
Acadêmicos
Eliesio Lucas
João Paulo
Milene Mendes
Salinas – MG
Dezembro –2022
1- INTRODUÇÃO
As reações químicas são processos que transformam uma ou mais
substâncias, chamadas reagentes, em outras substâncias, chamadas produtos. Em
uma linguagem mais acadêmica, dizemos que uma reação química promove
mudança na estrutura da matéria (FONSECA, 2018) .
Cinética química, segundo Martorano (2009), é um ramo da química que
estuda a velocidade das reações e os fatores que as determinam ou as modificam,
possibilitando a compreensão e a determinação dos mecanismos das reações, que
é a descrição do caminho que os reagentes percorrem para formarem produtos.
Existem algumas condições, descritas pela teoria das colisões, que devem
ser atendidas para que uma reação química ocorra, e que interferem diretamente na
velocidade destas. Segundo Sussuchi, Machado e Moraes (2012), a teoria das
colisões tem como ideia central que, as moléculas devem se chocar (colidir) para
reagirem. Sendo assim, quanto maior o número de colisões por segundo, maior será
a velocidade da reação.
A velocidade de uma reação química é “a variação da concentração de um
dos reagentes ou dos produtos dividida pelo tempo que a mudança leva a ocorrer.”
(Atkins Jones, 2006, p. 578). A equação que relaciona a variação da concentração
com o tempo é chamada de lei de velocidade, que é encontrada
experimentalmente. Sendo a reação,
⇌𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 𝑐𝐶 + 𝑑𝐷 
A lei de velocidade é expressa da seguinte forma:
x y𝑉 = 𝐾 [𝐴] [𝐵]
Onde K é a constante de velocidade a uma certa temperatura, [A] e [B] são
as concentrações dos reagentes, x e y são as ordens de reação relacionados à A e
B.
John C.Kotz, Paul M.Treichel e Gabriela C. Weaver (Kotz; Treichel; Weaver,
2011,p.635), afirmam que, para que qualquer reação química ocorra, três
circunstâncias da Teoria das Colisões de Velocidade precisam ser satisfeitas. A
primeira delas é que “as moléculas que reagem devem colidir uma com as outras.”
Segundo os autores, “as moléculas que reagem devem colidir com energia suficiente
e colidir com uma orientação que possa levar ao rearranjo dos átomos”.
São diversos os fatores que podem influenciar na taxa de desenvolvimento de
2
uma reação química tornando-a mais rápida ou mais lenta. Entre eles será
destacado a concentração de reagentes já que quanto maior a concentração da
solução, maior será o número de moléculas em solução, influenciando na rapidez da
reação. Também é possível fazer um processo de diminuição da concentração que
recebe o nome de diluição. Diluir uma solução nada mais é do que diminuir sua
concentração colocando nela mais solvente, sem alterar a massa do soluto, mas
afetando na velocidade com que a reação será realizada, fazendo com que demore
mais tempo para acontecer (SOUZA, 2005).
Sabendo-se disto, a prática realizada, na qual se baseia este relatório,
buscou observar um dos fatores que alteram a velocidade, e este relatório tem como
objetivo demonstrar e explicar estas alterações. O fator observado foi o seguinte: A
concentração dos reagentes.
2- OBJETIVO
Verificar a influência da concentração na velocidade das reações químicas.
3- MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Aparatos
Cronômetro e Estante para tubos.
3.2 Vidrarias
Buretas, Béqueres e Tubos de ensaio.
3.3 Reagentes
Solução de H2SO4 (0,3 mol/L), Solução de Na2S2O3 (0,3 mol/L) e água (H2O).
3.4 Equipamentos
Suporte universal.
3.5 Metodologia
O primeiro procedimento da prática foi identificar três buretas e três béqueres
com as respectivas soluções: água (H2O), ácido sulfúrico (H2SO4) e tiosulfato de
sódio (Na2S2O3). Em seguida preencheu-se cada bureta com as soluções utilizadas
e posicionou-se os béqueres. Em sequência com o auxílio da bureta colocou-se em
quatro tubos 4 mL de solução de H2SO4, e armazenou-se, identificando como
conjunto B.
3
Posteriormente enumerou-se em sequência outros quatro tubos de ensaio,
conjunto A, e com o auxílio da bureta, adicionou-se no tubo 1 (um) 4 mL de Na2S2O3
e transferiu-se os 4 mL de H2SO4 contido em um dos tubos do conjunto B. No tubo 2
(dois) adicionou-se 4 mL de Na2S2O3, 2 mL de H2O e transferiu-se outros 4 mL de
H2SO4 contidos nos tubos do conjunto B.
No tubo 3 (três) adicionou-se 4 mL de Na2S2O3, 4 mL de H2O e transferiu-se 4
mL de H2SO4 contido em um dos tubos do conjunto B. No tubo 4 (quatro)
adicionou-se 4 mL de Na2S2O3, 6 mL de H2O e transferiu-se 4 mL de H2SO4 contido
no quarto tubo de ensaio do conjunto B. Em todos os procedimentos, ao
adicionar-se H2SO4 acionou-se o cronômetro e observou-se a reação até o início da
turvação, anotou-se o tempo gasto em cada processo. Preencheu-se a tabela 1
com os dados obtidos.
Ao final do experimento, foram descartadas as soluções utilizadas,cada uma
descartada da maneira correta. Logo após, higienizou-se a bancada e as vidrarias
organizando, assim, o espaço utilizado para o pratica.
4- RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir da metodologia adotada, observou-se que quando a concentração
dos reagentes é maior a velocidade da reação é maior.
Segundo Latham (1974) a concentração é um dos fatores que influencia na
velocidade das reações químicas, quanto maior a concentração dos reagentes,
maior é a velocidade das reações.
Quando aumentamos a concentração dos reagentes, aumentamos também o
número de moléculas reagentes, o que faz com que haja um aumento no número de
colisões efetivas entre essas moléculas, aumentando assim a velocidade da reação.
Com a prática realizada, pode-se observar os seguintes resultados:
Tabela 1: Influência da concentração na velocidade das reações
tubos volume (mL) [NA2S2O3]
mol/L
TEMPO (S) V=1/T (s-1)
NA2S2O3 H2O H2SO4 Total
1 4 0 4 8 0,15 10 0,1
2 4 2 4 10 0,12 14 0,07
4
3 4 4 4 12 0,1 25 0,04
4 4 6 4 14 0,08 27 0,037
Com os valores obtidos pode-se entender o que foi proposto, anteriormente,
por Latham (1974), em que uma solução menos diluída tem sua velocidade de
reação bem menor.
Podemos observar que inicialmente tínhamos uma concentração de 0,15
mol/L de Na2S2O3 no primeiro tubo. No segundo tubo pode-se observar que ao
adicionar-se um volume de 2 mL de H2O, houve uma diminuição na concentração do
Na2S2O3, passando a ter uma concentração de 0,12 mol/L. No tubo 3 a
concentração, após a adição de 4 mL de H2O, foi de 0,10 mol/L e no tubo 4 com
adição de 6 ml de H2O uma concentração final de 0,08 mol/L. A diminuição da
concentração do Na2S2O3 aconteceu devido ao aumento do volume de água
adicionado a cada um deles, que torna a solução menos diluída.
As concentrações do Na2S2O3 foram obtidas através da utilização da fórmula:
M1.V1= M2.V2
Onde
M1= molaridade inicial
V1= volume inicial
M2= molaridade final
V2= volume final
Portanto para o tubo 1;
-3
2
-3
2
-3 -30, 30 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝑥 4 𝑥 10 𝐿 = 𝑀 𝑥 8 𝑥 10 𝐿 ⇒ 𝑀 = 1, 2 𝑥 10 𝑚𝑜𝑙/ 𝐿 / 8 𝑥 10
2 =𝐿⇒ 𝑀 0, 15 𝑚𝑜𝑙
para o tubo 2;
-3
2
-2
2
-3 -20, 30 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝑥 4 𝑥 10 𝐿 = 𝑀 𝑥 1 𝑥 10 𝐿 ⇒ 𝑀 = 1, 2 𝑥 10 𝑚𝑜𝑙/ 𝐿 / 1 𝑥 10
2 =𝐿⇒ 𝑀 0, 12 𝑚𝑜𝑙
para o tubo 3;
-3
2
-2
2
-30, 30 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝑥 4 𝑥 10 𝐿 = 𝑀 𝑥 1, 2 𝑥 10 𝐿 ⇒ 𝑀 = 1, 2 𝑥 10
-2
2 = 𝑚𝑜𝑙/ 𝐿 / 1, 2 𝑥 10 𝐿⇒ 𝑀 0, 10 𝑚𝑜𝑙
para o tubo 4;
5
-3
2
-2
2
-30, 30 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝑥 4 𝑥 10 𝐿 = 𝑀 𝑥 1, 4 𝑥 10 𝐿 ⇒ 𝑀 = 1, 2 𝑥 10
-2
2 = 𝑚𝑜𝑙/ 𝐿 / 1, 4 𝑥 10 𝐿⇒ 𝑀 0, 08 𝑚𝑜𝑙
Segundo Silva e Morais (2014) mantendo fixa a concentração do ácido
sulfúrico e do tiossulfato de sódio e adicionando água à solução, constata-se que,
com o aumento da concentração de um dos reagentes, influi no tempo da reação,
isto é, na sua velocidade. O aumento da concentração de um dos reagentes
promoveu o aumento do número decolisões entre as moléculas.Isso faz com que a
probabilidade de colisões efetivas acontecerem para a formação do complexo
ativado seja maior. A turvação na solução foi causada pelo enxofre, que é insolúvel
em água, permitindo assim observar quando a reação é formada, sendo possível
medir o tempo de reação .
5- CONCLUSÃO
A partir das informações abordadas neste experimento é possível adquirir
uma melhor compreensão sobre a velocidade das reações químicas a partir da
concentração dos reagentes. Ademais, conclui-se que quando tem uma solução
menos concentrada, as colisões existentes no sistema diminui a velocidade de tal
reação. Com isso o resultado foi satisfatório.
6
6- REFERÊNCIAS
ATKINS, P; JONES, L. Princípios de Química: Questionando a Vida
Moderna e o Meio Ambiente. 3º Ed. Porto Alegre. Bookman. 2006, p . 577.
DE ASSIS MARTORANO, Simone Alves. As concepções de ciência dos livros
didáticos de química, dirigidos ao ensino médio, no tratamento da cinética química no
período de 1929 a 2004. Investigações em ensino de Ciências, v. 14, n. 3, p.
341-355, 2009.
FONSECA, Martha Reis Marques da. Química: ensino médio/ Martha Reis. 2. ed.
São Paulo: Ática, 2016.
KOTZ, J.C; TREICHEL, P.M; WEAVER, G.C. Química Geral e Reações Químicas.
Vol 2. 6º Ed. São Paulo. Cengage Learning. 2011, p. 635.
LATHAM, Joseph Lionel. Cinética elementar de reação. Tradução: Mário Turi
Cataldi. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 1974.
SILVA, I; Morais, R. “Influência da Concentração dos Reagentes e da
Temperatura Sobre a Velocidade de uma Reação.”. Química Geral Experimental
II. Vitória da Conquista - BA, 2014.
SOUZA, Edward. Fundamentos de Termodinâmica e Cinética Química. Belo
Horizonte. Editora UFMG, 2005.
SUSSUCHI, E. M.; MACHADO, S. M. F.; MORAES, V. R. S. Química I: Aula 14 -
Teoria das Colisões. Disponível em:
<https://cesad.ufs.br/ORBI/public/uploadCatalago/14443730102012Quimica_I_Aula_
14.pdf> . Acesso em: 04 de dezembro de 2022.
7
https://cesad.ufs.br/ORBI/public/uploadCatalago/14443730102012Quimica_I_Aula_14.pdf
https://cesad.ufs.br/ORBI/public/uploadCatalago/14443730102012Quimica_I_Aula_14.pdf