Relatório cinética 1

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA
José Matheus Ramos dos Santos
Otávio Silva Santos
CINÉTICA DE PRIMEIRA ORDEM E PSEUDO PRIMEIRA ORDEM
Maceió – AL
2023
José Matheus Ramos dos Santos
Otávio Silva Santos
CINÉTICA DE PRIMEIRA ORDEM E PSEUDO PRIMEIRA ORDEM
Relatório apresentado ao curso de Engenharia Química, como parte dos requisitos necessários à obtenção de nota referente à avaliação da disciplina de Laboratório de Química 2.
Orientadora: Profa. Carmem Lucia de Paiva e Silva Zanta
Maceió
SUMÁRIO
1. Introdução	4
2. Objetivos	5
3. Parte experimental	5
3.1. Materiais e Reagentes	5
3.2. Metodologia	5
4. Resultados e discussão	7
5. Conclusão	12
6. Referências	13
1. Introdução
Estudos cinéticos, em solução, são uma ferramenta poderosa na investigação dos mecanismos de reações, permitindo inferir detalhes importantes dos processos que acontecem antes da etapa determinante da velocidade. Através de um estudo cinético pode-se determinar a lei de velocidade de uma reação, bem como a sua constante de velocidade. Uma das abordagens empregadas para tal é o uso de equações integradas. Para cinética de primeira ordem ou pseudo-primeira ordem emprega-se a equação(OLIVEIRA, A. P. et al): 
Ln[A] = Ln[A]0 - kt (Equação 1)
Onde:
[A]0 - Concentração molar inicial do reagente;
[A] - Concentração molar do reagente;
k - Constante cinética de primeira ordem;
t - Variação de tempo.
Se [A] for lançada em um gráfico versus a variação do tempo é possível obter a equação de uma reta, que segue um decaimento linear, em que k é o coeficiente angular da reta. Dessa forma é possível obter k através de dados experimentais da concentração molar de um reagente em função do tempo.
Uma indicação útil da velocidade de uma reação química de primeira ordem é o tempo de meia vida, t1/2, de uma substância, que é o tempo necessário para a concentração de um reagente cair para metade do seu valor inicial. Esta quantidade é facilmente obtida a partir da lei tarifária integrada. Assim, o tempo para a concentração de A diminuir de [A]0 a [A]0 em uma reação de primeira ordem é dado por :(ATKINS, et. al).
(Equação 2)
2. Objetivos
Determinar a constante de velocidade da hidrólise do acetato de etila, catalisada por ácido clorídrico à temperatura ambiente, bem como o tempo de meia vida da reação.
3. Parte experimental
3.1. Materiais e Reagentes
· 3 Erlenmeyers (250,0 mL);
· Proveta (100,0 mL);
· Bureta (50,0 mL);
· Pipeta volumétrica (5,0 mL);
· Pipeta volumétrica (10,0 mL);
· Suporte e garra para bureta;
· Becker (25,0 mL);
· HCl 1,0 mol.L-1;
· NaOH 0,40 mol.L-1;
· Acetato de etila;
· Solução de fenolftaleína;
· Gelo moído ou em pequenos cubos (de água destilada ou pH neutro).
3.2. Metodologia
Mediu-se com uma proveta, 100 mL de HCl 1,0 mol.L-1 que foi transferido para um erlenmeyer (A) e tampado. Em outro erlenmeyer (B) foi transferido 10,0 mL de acetato de etila, medidos com pipeta volumétrica, e o erlenmeyer foi tampado. Enquanto as soluções A e B entravam em equilíbrio térmico, uma bureta foi ambientada e preenchida com uma solução de NaOH 0,400 mol.L-1. Em um 3º. erlenmeyer (C), foi colocado cerca de 25 mL gelo em cubos, e foi derramada uma gota de fenolftaleína. 
O conteúdo de (A) foi misturado ao erlenmeyer (B) e o erlenmeyer (B) foi tampado, ao mesmo tempo foi disparado um cronômetro (tempo zero). Logo após, foi transferido 5,0 mL da solução resultante de (A+B) com uma pipeta para o erlenmeyer contendo gelo e fenolftaleína. Tomou-se nota do instante em que a mistura foi feita. A mistura foi intitulada usando NaOH 0,400 mol.L. O processo foi repetido 7 vezes, com intervalos de tempo diferentes.
4. Resultados e discussão
Tabela 1: Dados iniciais das soluções.
	Dados iniciais
	H3CCOOC2H5
	HCl
	Densidade (25ºC)
	 0,897 g/mL
	 
	Massa Molar
	 88,11 g/mol
	 
	Molaridade
	 
	 1 mol/L
	Teor (GCL)
	 Mín. 99,8%
	 
	Vinicial
	 0,01 L
	 0,1 L
Fonte: Autores, 2023.
Os resultados requeridos pelo objetivo foram obtidos a partir dos cálculos a seguir:
· Concentração, molaridade e números de mol no momento inicial:
Acetato de Etila - H3CCOOC2H5:
Ácido Clorídrico - HCl:
· Molaridade e números de mol no momento da mistura e números de mol pré titulação:
Tabela 2: Dados calculados.
	Dados
	H3CCOOC2H5
	HCl
	Niniciais
	
	
	Viniciais
	 0,01 L
	 0,1 L
	Miniciais
	
	1 mol/L 
	Mmistura
	 0,11 mol/L
	Mmistura
	0,92364503 mol/L
	0,9090909 mol/L 
	Vpipetado
	0,005 L
	Npipetado
	0,00461823 mol
	(Já presente na solução)
Fonte: Autores, 2023.
· Titulação:
A partir deste ponto, isto é, após as medições e certificação de que as soluções estavam corretamente preparadas, foram registrados os dados da titulação, mostrando o volume de NaOH utilizado em cada etapa da titulação relacionado com o tempo zero da mistura.
Tabela 3: Dados obtidos com a titulação.
	Tempo (min)
	VNaOH(mL)
	2:28
	10,9
	12:19
	12,1
	23:58
	13,1
	29:07
	13,6
	32:50
	13,65
	38:00
	14,4
	45:33
	14,8
	50:20
	15,9
Fonte: Autores, 2023.
· Cálculo da constante k de velocidade da hidrólise de acetato de etila, catalisada por HCl à temperatura ambiente:
Para se encontrar a constante k, é necessário encontrar a equação da reta:
Ln[A] = Ln[A]0 - kt
Dito isso, precisa-se encontrar a quantidade de mols de acetato de etila que está sendo utilizada ao longo do tempo na reação para então se obter sua concentração, a qual faz parte da equação da reta.
Primeiramente, os números de mol da solução de NaOH utilizados nos tempos t da tabela 4 são o que determinam os valores de X (ao converter em mmol) (Dados: MNaOH = 0,4 mol/L.)
Tabela 4: Dados obtidos acerca do número de mols da solução de NaOH.
	Tempo (min)
	Volume(mL)
	N NaOH(mol)
	N NaOH(sem HCl)(mol)
	2:28
	10,9
	0,00436
	-0,000185455
	12:19
	12,1
	0,00484
	0,000294545
	23:58
	13,1
	0,00524
	0,000694545
	29:07
	13,6
	0,00544
	0,000894545
	32:50
	13,65
	0,00546
	0,000914545
	38:00
	14,4
	0,00576
	0,001214545
	45:33
	14,8
	0,00592
	0,001374545
	50:20
	15,9
	0,00636
	0,001814545
Fonte: Autores, 2023.
Com isso, é possível se obter o valor de a, realizando a diferença entre o Npipetado de acetato de etila presente na mistura inicial com os valores de NNaOH (sem HCl) alternando com o tempo t: (Dados: Npipetado = 0,00461823 mol ou 4,61823 mmol.)
Tabela 5: Dados obtidos acerca da variação de número de mols de acetato de etila presente na reação.
	Tempo (min)
	Volume(mL)
	X(mmol)
	a(mmol)
	Ln [a] (mmol/L)
	2:28
	10,9
	-0,185454545
	4,795454545
	
	12:19
	12,1
	0,294545455
	4,315454545
	6,760520026
	2358
	13,1
	0,694545455
	3,915454545
	6,663248793
	29:07
	13,6
	0,894545455
	3,715454545
	6,610818391
	32:50
	13,65
	0,914545455
	3,695454545
	6,60542093
	38:00
	14,4
	1,214545455
	3,395454545
	6,520755005
	45:33
	14,8
	1,374545455
	3,235454545
	6,472486793
	50:20
	15,9
	1,814545455
	2,795454545
	
Fonte: Autores, 2023.
Assim, os valores de Ln [a] podem ser utilizados para linearizar um gráfico (em relação ao tempo) e utilizar sua equação linear para encontrar a constante k desejada:
Regressão linear:
Considerando a equação da reta obtida com o modelo da regressão linear, é possível encontrar o valor da constante k:
Ln[A] = Ln[A]0 - kt
k = 0,0088 min-1
Além disso, o tempo de meia vida é encontrado a partir da equação:
 
5. Conclusão
A prática permitiu analisar o processo de hidrólise de acetato de etila, o que forneceu conhecimento experimental acerca dos métodos de análise da cinética química de primeira ordem. Graças à metodologia adotada, foi possível determinar os dados necessários para encontrar a constante k de velocidade da hidrólise, o que permitiu a obtenção do tempo de meia vida da reação.
6. Referências
‌ATKINS, P. W.; JULIO DE PAULA; KEELER, J. Atkins’ physical chemistry. 11th. ed. Oxford: Oxford University Press, 2018.
OLIVEIRA, A. P.; FARIA, R. B. Ordens não inteiras em cinética química. Química Nova, v. 33, n. 6, p. 1412–1415,2010.