G1-E10

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Universidade Federal de São João Del Rei
Curso de Bacharelado e Licenciatura em Química
EXPERIMENTO - 10 ADSORÇÃO DO AZUL DE METILENO
Data: 24/11/2023
Grupo
Alexia Fernanda Félix
Julia Luiza Takenaka
Lorena Resende Rodrigues
Matheus Martins Guedes
Raphael Resende Bretz
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1 - Dados Experimentais Obtidos na Aula
Parte 3: Cinética de adsorção
Tabela 1. Concentração e absorbância medidos nos intervalos de tempo determinados.
Tempo (min) Absorbância Concentração
10 0.266 3.57883E-06
15 0.252 3.38403E-06
20 0.172 2.27086E-06
30 0.122 1.57513E-06
45 0.121 1.56122E-06
60 0.118 1.51947E-06
90 0.117 1.50556E-06
Tabela 2. Valores de quantidades adsorvidas no tempo e no equilíbrio.
Tempo (min) qt (mol/g) qeq (mol/g) qeq - qt (mol/g) log qeq t/qt
(min.g/mol)
10 1.70654041E-04 1.730299E-04 2.38E-06 -3.761878843 5.86E+04
15 1.70881085E-04 1.730299E-04 2.15E-06 -3.761878843 8.78E+04
20 1.72178483E-04 1.730299E-04 8.51E-07 -3.761878843 1.16E+05
30 1.72989357E-04 1.730299E-04 4.05E-08 -3.761878843 1.73E+05
45 1.73005574E-04 1.730299E-04 2.43E-08 -3.761878843 2.60E+05
Lorena
Retângulo
60 1.73054227E-04 1.730299E-04 -2.43E-08 -3.761878843 3.47E+05
90 1.73070444E-04 1.730299E-04 -4.05E-08 -3.761878843 5.20E+05
2 - Resultados e Discussões
Preparou-se uma solução de concentração de 1,5 x 10-4 mol/L de azul de metileno e
para obtenção da cinética, adicionou-se a mesma, 0,4 g de carvão ativado. Assim,
recolheu-se alíquotas de 3mL para medir a concentração (qt) nos intervalos de 10, 15, 20,
30, 45, 60 e 90 min e mediu a absorbância. Os dados encontram-se na Tabela 1 e os
valores de concentração foram calculados por meio da curva analítica apresentada na
Tabela 1 e Figura 1 do relatório 9.
A partir desses valores, construiu-se a Tabela 2, onde apresenta-se os valores de
quantidades absorvidas no tempo e no equilíbrio.
A cinética de adsorção é, normalmente, descrita por modelos de
pseudo-primeira-ordem e pseudo-segunda-ordem, para a maioria dos sistemas. Assim,
tendo conhecimento de que o sistema aqui descrito é representado pelo modelo de
pseudo-segunda-ordem, a equação que o representa está descrita a seguir:
(Equação I)𝑡𝑞
𝑡
= 1
𝑘
2
𝑞
𝑒
2 +
1
𝑞
𝑒
𝑡
Assim, por meio do gráfico t/qt x t (Figura 1), é possível determinar o valor da
constante de velocidade e a quantidade adsorvida no equilíbrio.
Figura 1: Gráfico de t/qt em função do tempo.
Dessa forma, igualando a equação da reta obtida no gráfico acima com a Equação I,
tem-se:
1
𝑞
𝑒
= 5765, 8
Logo:
𝑞
𝑒
= 1, 73𝑥10−4
O valor da constante de velocidade pode ser calculado:
1
𝑘
2
𝑞
𝑒
2 = 860, 42
𝑘
2
= 3, 9𝑥104 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝑚𝑖𝑛
Portanto, foi possível determinar a cinética da reação a partir do experimento, e para
isso foi aplicado o modelo de segunda ordem para cinética química. Os gráficos
mostraram, por meio de regressão linear, que o tempo mínimo para a reação atingir o
equilíbrio é algo em torno de 30/45 minutos. Assim, a constante de velocidade da reação
no equilíbrio foi de 3,9x104 mol/L.min, evidenciando que a adsorção foi extremamente
favorável. e a quantidade adsorvida no equilíbrio foi de 55 mg/g.
3-Considerações finais
Com a realização desse experimento e com os dados obtidos, é possível perceber
que não se faz necessário o uso de aparelhos sofisticados de análise instrumental para a
determinação da lei de velocidade de uma reação química relativamente simples. O
experimento mostra como uma mudança básica de coloração de uma solução pode ser
usada como indicativo para a coleta de informações valiosas para o estudo do
funcionamento das reações químicas no laboratório. Utilizando-se em conjunto um
marcador de tempo de forma adequada, e seguindo parâmetros semelhantes para todas
as soluções, esse método se mostra eficaz para que seja possível inferir não só a lei de
velocidade das reações em estudo, mas também valores aproximados para a energia de
ativação, fator empírico fundamental dentro da constante de velocidade. No entanto,
deve-se enfatizar o fato de serem encontrados valores aproximados com essa
metodologia, uma vez que ela se mostra pouco precisa, já que depende da percepção do
operador e seu tempo de reação, caracterizando possíveis erros sistemáticos no
experimento.
4 - Referências Bibliográficas
[1]- ATKINS, P. W.; PAULA, J. Físico-Química, 9ª ed. vol. 1, LTC: Rio de Janeiro, 2012.
[2]- Rangel, R. N. Práticas de Físico-Química. 3ª ed. Edgard Blucher: São Paulo, 2011.
[3]- ATKINS, P. W.; PAULA, J. Físico-Química, 9ª ed. vol. 2, LTC: Rio de Janeiro, 2012.
[4] - Paulo A. Netz, George G. Ortega, Fundamentos de Físico-Química: uma abordagem
conceitual para ciências farmacêuticas. Artmed, 2002, pag 123-124.
[5] - David W. Ball, Físico-Química. V1, 2011, Cap5 (5.3), pg 125-129.