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Objetivo: acompanhar a cinética e determinar a ordem de uma reação química por meio de técnica fotocolorimétrica. 1. Introdução A reação de iodação da acetona pode ser escrita como: A reação ocorre tanto por catálise ácida como por catálise básica. O mecanismo da reação é bem conhecido, tanto num caso como no outro. Para a catálise ácida, que iremos r isomerização ceto-enólica da acetona, sendo este o passo catalisado pelo ácido (2) mecanismo é: CH CH A etapa determinante para a reação é constante de k1 é muito inferior a k2. A Para a determinação da ordem de uma qual a velocidade é medida no início da reação, com diferentes concent qual se deseja determinar a ordem de reação, mantendo reagente(s). Para determinação da ordem de reação em relação à Sendo ���� a constante cinética observada Físico-química Experimental Departamento de Física – CCNE Universidade Federal de Santa Maria IODAÇÃO DA ACETONA companhar a cinética e determinar a ordem de uma reação química por meio de técnica de iodação da acetona pode ser escrita como: CH3COCH3 + I2 → CH3COCH2I + HI tanto por catálise ácida como por catálise básica. O mecanismo da reação é bem conhecido, tanto num caso como no outro. Para a catálise ácida, que iremos realizar, a reação é iniciada pela enólica da acetona, sendo este o passo catalisado pelo ácido (2) CH3COCH3 + H+ �� → CH3COHCH2 + H+ CH3COHCH2 + I2 �� → CH3COCH2I + HI para a reação é a isomerização da acetona em enol, ou seja, o valor Assim, a velocidade da reação será dada por: � = �[�������]�[��]� Para a determinação da ordem de uma reação podemos utilizar o método das velocidades iniciais, no qual a velocidade é medida no início da reação, com diferentes concentrações iniciais qual se deseja determinar a ordem de reação, mantendo-se constante a concentração do(s) outro(s) reagente(s). Para determinação da ordem de reação em relação à acetona, a equação 1: �� = ����[�������]� � a constante cinética observada quando a concentração do ácido é mantida constante. CCNE Universidade Federal de Santa Maria companhar a cinética e determinar a ordem de uma reação química por meio de técnica (1) tanto por catálise ácida como por catálise básica. O mecanismo da reação é bem ealizar, a reação é iniciada pela enólica da acetona, sendo este o passo catalisado pelo ácido (2). Uma forma simples do (2) I + HI (3) a isomerização da acetona em enol, ou seja, o valor da equação 1 das velocidades iniciais, no iniciais de um dos reagentes, o se constante a concentração do(s) outro(s) , a equação 1: equação 2 quando a concentração do ácido é mantida constante. Tomando o logaritmo dos dois lados da equação, tem-se: log �� = log ���� + � log[�������]� equação 3 Para obter-se o valor de n (ordem de reação em relação a acetona), constrói-se um gráfico, que tem como ordenada log �� e como abscissa log[�������]�. 2. Pré-laboratório 1) Escreva todas as etapas do mecanismo de iodação da acetona catalisada por ácido. 2) Quais variáveis experimentais devemos estar atentos ao longo de uma corrida cinética? 3) Qual a ordem de reação em relação à acetona esperada para esta reação? 3. Materiais Espectrofotômetro visível cubetas de vidro termômetro 4 tubos de ensaio com tampa suporte para tubos pipetas de 2, 5 e 10 mL acetona HCl 1 M solução de iodo 4. Procedimento Experimental - Ligar o espectrofotômetro para que ele estabilize (cerca de 10 min); - Peça ajuda ao professor/monitor/técnico para aprender a operar o equipamento; - Em um tubo de ensaio adicionar 9,3 mL de água, 0,2 mL de acetona e 1,5 mL da solução de HCl 1 M (tubo 1,conforme tabela abaixo). Não adicione a solução de iodo ainda. Tabela 1. Volume (mL) dos constituintes do sistema reacional em cada tubo de ensaio Tubo Água Acetona Solução de HCl 1 M Solução de iodo 1 9,3 0,2 1,5 2 2 9,1 0,4 1,5 2 3 8,9 0,6 1,5 2 4 8,7 0,8 1,5 2 - Com o termômetro, determinar a temperatura do sistema reacional (a reação será feita à temperatura ambiente). Anotar a temperatura; - Preparar o espectrofotômetro: com o branco (água) ajustar o zero de absorbância em 410 nm. - Esta operação deve ser feita o mais rápido possível: com uma pipeta medir 2 mL da solução de iodo, adicionar esta solução ao sistema reacional, agitar e colocar a solução resultante em uma cubeta, levar ao espectrofotômetro e fazer rapidamente a leitura da absorbância; - Como a reação química está ocorrendo, fazer a leitura da absorbância da solução em intervalos de 1 min, totalizando 10 leituras (10 min de reação); - Repetir o procedimento acima com diferentes quantidades de acetona e água, seguindo a Tabela 1. 5. Tratamento dos dados experimentais e questionário 1) Fazer os gráficos de absorbância versus tempo para cada corrida cinética e tirar dos mesmos a velocidade inicial. 2) Fazer o diagrama log �� versus log[�������]� , obter o valor da ordem da reação, n, do coeficiente angular da reta e kobs, do coeficiente linear, de acordo com a equação 3. 3) Outra maneira de obter a ordem de reação é utilizar as leis de velocidade integradas e linearizadas. Para uma reação de 1ª ordem (� → ��������), temos que ln[�]� = ln[�]� − ��; para uma reação de 2ª ordem (� → ��������), temos que � [�]� = � [�]� + ��. Faça o gráfico de ln ������â���� vs. tempo (1 ª ordem) e o gráfico de � ������â���� vs. tempo (2ª ordem), avalie os coeficientes de correlação de cada uma das retas obtidas e veja se há concordância com a conclusão feita na questão 2. Discuta os resultados. IODAÇÃO DA ACETONA