LQA - UFCG - Relatório - Influência da Concentração do Ácido Sulfúrico na velocidade das Reações Químicas com o Tiossulfato de Sódio

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Campina Grande – UFCG 
Centro de Tecnologia e Recursos Naturais – CTRN 
Unidade Acadêmica de Engenharia Civil – UAEC 
Laboratório de Saneamento 
Campus Bodocongó – CEP: 58109-970 
Disciplina: Laboratório de Química da Água 
 
 
 
 
 
Influência da Concentração do Ácido Sulfúrico na velocidade das Reações Químicas 
com o Tiossulfato de Sódio 
 
 
 
 
Relatório Apresentado à Disciplina de 
Química da Água da Unidade Acadêmica 
de Engenharia Civil do CTRN como 
requisito básico para aprovação na citada 
disciplina. 
 
 
 
 
 
Campina Grande, 
27 de setembro de 2019 
Experimento– Parte 2: Influência da Concentração do Ácido Sulfúrico na velocidade 
das Reações Químicas com o Tiossulfato de Sódio 
__________________________________________________________________________ 
Unidade Acadêmica de Engenharia Civil, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, 
Universidade Federal de Campina Grande, Bodocongó, 58109-970. Campina Grande-PB. 
__________________________________________________________________________ 
 
Resumo: Este relatório visa descrever a velocidade da reação química do ácido sulfúrico 
concentrado e diluído em água destilada com o tiossulfato de sódio. No experimento, 
realizado no laboratório de química da água, foram utilizados 4 concentrações diferentes de 
H2SO4 – 6 mL, 4 mL de H2SO4 mais 2 mL de H2O, 3 mL de H2SO4 mais 3 mL de H2O e 2 
mL de H2SO4 mais 4 mL de H2O, totalizando 6 mL de solução em cada ampola. Em outros 
4 tubos de ensaio foram colocados 6 mL de Na2S2O3. Uma de cada vez, foram misturadas as 
ampolas do reagente ácido sulfúrico com o tiossulfato e cronometrado o tempo para 
acompanhar a velocidade da reação química. Notou-se que, quanto mais concentrada a 
solução de ácido sulfúrico, menor era o tempo da reação e mais rápido a solução se tornava 
turva. 
 
Palavras Chaves: Concentração, Reações Químicas, Cinética Química, Ácido Sulfúrico, 
Tiossulfato de Sódio. 
 
1. INTRODUÇÃO 
As reações químicas têm permitido à humanidade resolverem muitas das questões que 
a desafiam. No entanto, para que isso fosse possível, foi necessário aprender como alterar a 
velocidade das reações seja acelerando as excessivamente lentas ou retardando as muito 
rápidas. O conhecimento e o estudo da velocidade das reações químicas, além de ser muito 
importante para a indústria, também estão relacionados ao nosso cotidiano. Por exemplo, 
quando guardamos alimentos na geladeira para retardar as reações que levam às suas 
decomposições ou usamos uma panela de pressão para aumentar a velocidade de cozimento 
dos alimentos. 
Uma reação química é um rearranjo de átomos provocado pelas colisões (choques) 
entre as partículas dos reagentes. Para que ocorra uma reação química duas condições são 
necessárias: 
• Haver afinidade entre as substâncias; 
• Haver colisões entre as moléculas dos reagentes que levam a quebra de suas ligações 
para formação de novas ligações (rearranjo dos átomos dos reagentes para formação 
dos produtos). 
Alguns fatores alteram a frequência de colisão entre os reagentes de uma reação 
química, aumentando ou diminuindo a velocidade com que ela ocorre. 
Tais fatores podem ser: 
• Temperatura 
• Pressão 
• Concentração de reagentes 
• Superfície de contato 
• Catalisador ou inibidor 
Quando fazemos o estudo cinético de uma transformação química, preocupamo-nos 
não só com a rapidez com que os reagentes são transformados em produtos, mas também com 
as etapas através das quais esta conversão ocorre. Das experiências de laboratório ou do 
cotidiano, sabemos que existem reações rápidas (como aquelas que envolvem pequenas 
moléculas gasosas ou íons em solução) e reações lentas (como a oxidação de metais expostos 
ao ar e a combustão de compostos orgânicos em geral). 
Através da observação experimental, verificou-se que as velocidades das reações 
químicas são influenciadas por fatores como a natureza e a concentração dos reagentes, a 
temperatura e a presença de catalisadores. O estudo de tais fatores tem aplicações práticas 
importantes, como por exemplo a determinação das condições favoráveis à obtenção rápida 
de um produto desejado ou à diminuição da velocidade de reações paralelas, que conduzem a 
produtos secundários. 
A velocidade de uma reação química qualquer pode ser calculada a partir de uma lei 
criada em 1864 por dois químicos, Cato Maximilian Guldberg e Peter Waage, ambos 
noruegueses, que realizaram um importante estudo experimental sobre os fatores que seriam 
determinantes na velocidade de uma reação. 
v =
∆ [produtos]
∆t
 ou v =
∆ [reagentes]
∆t
 
Eles descobriram que, em uma reação química, a concentração dos reagentes, seus 
expoentes estequiométricos (números utilizados para balancear a equação) e a temperatura 
são fundamentais na determinação da velocidade de uma reação. A partir dessa constatação, 
criaram uma expressão matemática que representa a chamada Lei da ação das massas de 
Guldberg e Waage ou, simplesmente, Lei da velocidade: 
As classificações dessas reações ocorrem de acordo com o critério utilizado, relaciona 
o número de substâncias que reagem e o número de substâncias produzidas: 
• Reações de Síntese ou Adição: Quando 2 ou mais substâncias originam 1 único 
produto. 
• Reações de Análise ou Decomposição: Quando 1 substância se decompõe originam 2 
produtos diferentes. 
• Reações de Simples Troca ou Deslocamento: Quando 1 substância simples reage com 1 
substância composta produzido 1 nova substância simples e outra substância composta. 
• Reações de Dupla Troca: Quando 2 substâncias compostas regem produzindo 2 novas 
substâncias compostas. 
Alguns fatores podem influir na velocidade de uma reação: 
• Área de contato: quanto maior a área de contato entre os reagentes maior a velocidade 
da reação. 
• Temperatura: o aumento da temperatura dos reagentes aumenta a velocidade da reação. 
• Regra de Van’ t: a elevação de 10°C faz a velocidade da reação dobrar. 
• Catalisadores: são substâncias capazes de acelerar uma reação sem integrá-la, não 
sendo portanto consumidas durante a reação. 
• Concentração dos reagentes: a velocidade da reação é diretamente proporcional à 
concentração dos reagentes. 
 
1.1 OBJETIVO GERAL 
Observar a velocidade das reações entre o tiossulfato de sódio (Na2S2O3) e o 
ácido sulfúrico. (H2SO4). 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
• Determinar experimentalmente a velocidade média de uma reação; 
• Confirmar, experimentalmente, que um aumento na concentração dos 
reagentes aumenta a velocidade da reação entre eles; 
 
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
2.1 REAGENTES E MATERIAIS 
• Tubos de ensaio 
• Béquer 
• Pipeta graduada (10 mL) 
• Ácido Sulfúrico (H2SO4) 0,5 N 
• Tiossulfato de Sódio (Na2S2O3) 0,5 N 
• Cronômetro 
• Água destilada 
 
2.2 PROCEDIMENTOS 
Nesta etapa do estudo, a reação foi feita mantendo-se constante a concentração de 
tiossulfato e variando-se a de ácido sulfúrico. Foram rotulados quatro tubos de ensaio e 
colocados em cada um 6 mL da solução de (Na2S2O3). Em outros 4 tubos de ensaio foram 
adicionados, respectivamente, 6 mL de (H2SO4); 4 mL de (H2SO4) e 2 mL de (H2O); 3 mL 
(H2SO4) e 3 mL de (H2O); 2 mL (H2SO4) e 4 mL de (H2O) de maneira que a solução de ácido 
e água formem um volume total da mistura em 6 mL, como mostra a Tabela 1. 
 
Tabela 1– Volume dos conteúdos e tempos para os tubos de ensaio 
TUBO 
VOLUMES 
VOLUME 
TOTAL H2SO4 
H2O 
destilada 
Na2S2O3 
1 6 mL 0 mL 6 mL 12 mL 
2 4 mL 2 mL 6 mL 12 mL 
3 3 mL 3 mL 6 mL 12 mL 
4 2 mL 4 mL 6 mL 12 mL 
 
Adicionou-se no tubo 1, que já continha 6 mL de (Na2S2O3), o ácido sulfúrico em 6 
mL, e para os demais tubos de ensaio com (Na2S2O3) repetiu-se o mesmo procedimento com 
as outras soluções contidas nos outros tubos de ensaio com as concentrações citadas 
anteriormente, acionando imediatamente o cronômetro para marcar o tempo dadoem 
segundos da reação com os reagentes. 
Observou-se atentamente cada tubo, para que no momento em que aparecer uma 
turvação fosse parado o cronômetro. Notou-se que para cada concentração de (H2SO4) 
diferenciava-se o tempo de reação com o (Na2S2O3). 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Quando misturadas as soluções de (H2SO4), (H2O) e de (Na2S2O3) reagem formando; 
S2O3
2-
(aq) + H
+(aq) S(s) + SO2(g) + H2O(l) 
 
 
Verificou-se que a medida que aumentou a quantidade do reagente (H2SO4) a turvação 
ocorria mais rapidamente, tendo como exemplo o 1º tubo, que ao colocar 6 mL de tiossulfato 
de sódio (Na2S2O3) a 0,5 N em 6 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) sem a presença de água, o 
tempo da reação ocorreu em 15 segundos. 
No 4º tubo de ensaio foi adicionado ao tiossulfato de sódio (Na2S2O3) a concentração 
mais diluída de ácido sulfúrico (H2SO4) em que 2 mL foram diluídos em 4 mL de água 
destilada, e que marcou o tempo no cronômetro de 26 segundos, de acordo com a Tabela 2. 
 
Tabela 2 – Dados experimentais 
TUBO 
VOLUME 
TOTAL 
H2SO4 
Concentração 
TEMPO (s) 
1 12 mL 0,25 N 15 
2 12 mL 0,16 N 18 
3 12 mL 0,12 N 22 
4 12 mL 0,08 N 26 
tiossulfato proveniente 
do H2SO4 
precipitado 
que gera 
turbidez 
4. CONCLUSÃO 
 Conforme os resultados e discussões obtidas na prática, conclui-se que a velocidade 
da reação deve ser entendida como a mudança de um reagente, dividido pelo intervalo de 
tempo no qual a mudança ocorre. Podemos concluir que a velocidade de uma reação depende 
também da concentração dos reagentes, pois ela está relacionada com o número de choques 
entre as moléculas. Em outras palavras, a velocidade de uma reação química é o aumento ou 
decréscimo concentração molar do produto por unidade de tempo. 
A partir dos resultados obtidos comprova-se que ao aumentar a concentração do 
reagente ocorre o aumento de colisão entr as moléculas. Nota-se também que, no momento 
que se colocou o 6 mL de tiossulfato de sódio em 6 mL de ácido sulfúrico ambos a 0,5 N, o 
tempo necessário para que a reacão acontecesse foi menor com relação aos demais tubos de 
ensaios. E que para cada tubo de ensaio aconteceu uma reação, da qual se diferencia das 
outras com relação ao tempo de cada uma e a quantidade de números de mols de (Na2S2O4) 
que reagiram. 
Geralmente quanto mais concentrado um reagente mais rápido é a sua velocidade. 
Conforme diz o enunciado da lei de Guldberg e Waage que se tornaram os pioneiros 
no desenvolvimento da cinética química pela formulação da lei de ação das massas, a 
qual estabelece que a velocidade de reação é proporcional a quantidade de substâncias 
reagentes. 
Em relação a erros experimentais, não foi verificado muitos fatores que pudessem alterar 
de forma significativa os resultados. O que foi verificado durante as análises foi alguma 
quantidade de líquido nas ampolas que foram utilizadas por turmas anteriores no mesmo 
experimento. 
 
 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
https://www.manualdaquimica.com/fisico-quimica/lei-velocidade.htm Acesso em 27 de 
Setembro de 2019. 
https://www.monografias.com/pt/trabalhos3/velocidade-reao/velocidade-reao2.shtml Acesso 
em 27 de Setembro de 2019. 
 
https://www.manualdaquimica.com/fisico-quimica/lei-velocidade.htm