Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIÂNGULO MINEIRO Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas Fábio Lúcio Felix Fernanda Lahr Guilherme de Melo Lozano Pedro José Trindade Campos Rafael José de Freitas Experimento nº: 08 e 09 Cinética Química: Velocidade das reações químicas e determinação da ordem de uma reação Benecildo Amauri Riguetto Laboratório de Química Uberaba – MG 20/11/2014 2 Fábio Lúcio Felix Fernanda Lahr Guilherme de Melo Lozano Pedro José Trindade Campos Rafael José de Freitas Experimento nº: 08 e 09 Cinética Química: Velocidade das reações químicas e determinação da ordem de uma reação Relatório apresentado para fins avaliativos da disciplina de Laboratório de Química da Universidade Federal do Triângulo Mineiro. Prof. Dr. Benecildo Amauri Riguetto Uberaba – MG 20/11/2014 3 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO..............................................................................................................4 1.1. VELOCIDADE DAS REAÇÕES QUÍMICAS..............................................................4 1.2. ORDEM E MOLECULARIDADE DE UMA REAÇÃO................................................ 5 2. OBJETIVOS..................................................................................................................6 3. PARTE EXPERIMENTAL............................................................................................. 6 3.1. MATERIAIS................................................................................................................ 6 3.2. MÉTODOS................................................................................................................. 7 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO.....................................................................................9 5. CONCLUSÕES...........................................................................................................15 6. QUESTIONÁRIO.........................................................................................................17 7. REFERÊNCIAS...........................................................................................................23 4 1. INTRODUÇÃO 1.1. VELOCIDADE DAS REAÇÕES QUÍMICAS Uma reação química é uma transformação da matéria na qual ocorrem mudanças qualitativas na composição de uma ou mais substâncias reagentes, resultando em um ou mais produtos. Para que isso possa acontecer, no entanto, as ligações entre átomos e moléculas devem ser rompidas e restabelecidas de outra maneira. Como essas ligações podem ser muito fortes, geralmente é necessária a presença de energia na forma de calor para iniciar a reação [1]. Dessa forma, a parte da Química que estuda a velocidade dessas reações e os fatores que nela interferem é chamada Cinética Química. Sendo assim, a importância desse estudo é fundamental, uma vez que esse conceito relaciona-se à temas, tais como a rapidez com que um medicamento atua no organismo e também com diversos processos industriais, tais como a utilização de catalisadores nas refinarias de petróleo. Por outro lado, a velocidade das reações químicas depende de certos fatores. A maior concentração de reagentes, por exemplo, contribui para o aumento do número de choques efetivos entre as espécies químicas. Em contrapartida, o aumento da temperatura do sistema faz com que a reação se processe mais rapidamente. Já para sistemas gasosos, quanto maior a pressão, menor o volume do sistema e isso possibilita o maior número de colisões entre as partículas. Além disso, quanto mais se aumenta a superfície de contato de uma espécie reagente maior será a velocidade de reação. Por fim, os catalisadores, influenciam a rapidez com que uma reação se processa, pois contribui para a diminuição da energia de ativação necessária para que a transformação química comece a ocorrer. A FIGURA 1, apresentada abaixo, evidencia uma reação catalisada que se processa em uma etapa. 5 FIGURA 1 - Reação catalisada processando-se em uma etapa Nesse contexto, por meio do experimento, verificaram-se os principais fatores associados à ocorrência de uma reação química. Observou-se a influência do aumento da superfície de contato e da temperatura no tempo de efervescência de um comprimido Sonrisal. Além disso, notou-se o efeito da concentração de uma solução aquosa de sulfato de cobre no processo de oxidação de um prego. Por fim, estudou-se a velocidade de reação em função da presença de um catalisador. 1.2. ORDEM E MOLECULARIDADE DE UMA REAÇÃO A partir de observações experimentais, Guldberg e Waage enunciaram a lei da ação das massas. Esse princípio afirma que a velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações dos reagentes elevadas a expoentes determinados experimentalmente a uma dada temperatura [2]. Nessas condições, os conceitos de ordem e molecularidade de uma reação química estão diretamente relacionados à expressão de velocidade. A ordem de reação é a soma dos expoentes, determinados experimentalmente, aos quais estão elevadas as concentrações na expressão de velocidade, ao passo que a molecularidade corresponde ao número de espécies reagentes que se chocam na reação ou na etapa mais lenta da reação [3]. Diante disso, determinou-se a ordem da reação de oxirredução, envolvendo o elemento ferro no estado sólido, tendo-se por base a quantidade de oxigênio consumido. 6 2. OBJETIVOS Os principais objetivos do experimento vinculam-se à verificação da influência de fatores como superfície de contato, concentração e catalisador na velocidade das reações químicas. Além disso, observar as evidências como mudança de estado físico, liberação de calor e efervescência que caracterizam uma reação química. Finalmente, determinar a porcentagem de oxigênio no ar empregando conceitos de cinética química para a avaliação da ordem da reação envolvida. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. MATERIAIS Para a realização do experimento utilizou-se os seguintes instrumentos listados abaixo: Água oxigenada (10 vol/vol) Água destilada Soluções de sulfato de cobre (1,0M, 0,1M e 0,01M) Cristais de Iodeto de Potássio Batata Cronômetro Termômetro Cadinho de porcelana e pistilo Pipeta Tubo de ensaio Vidro de relógio Ácido acético 1,0 mol L-1 Balança analítica (0,001 g) 1 Bastão de vidro 1 Béquer de 500 mL 1 Béquer de 100 mL Palha de aço 1 Proveta de 100 mL Régua Suporte com garra 7 3.2. MÉTODOS 3.2.1. Estudo da velocidade de reação em diferentes temperaturas e em função da superfície de contato Adicionou-se ¼ de pastilha de Sonrisal em béquer contendo 50mL de água à temperatura ambiente e mediu-se o tempo gasto para a total dissolução da mistura. Para uma melhor observação do processo, repetiu-se o procedimento com água quente, água gelada e também com ¼ de Sonrisal triturado. Anotaram-se os tempos de cada efervescência. 3.2.2. Estudo da velocidade de reação em função da concentração de reagente Pipetou-se, aproximadamente, 2ml de solução aquosa de sulfato de cobre em três tubos de ensaio, cada um contendo a solução com concentrações 1,0 mol/L, 0,1 mol/L e 0,01 mol/L, respectivamente. Logo após, três pregos foram mergulhados em cada um dos tubos de ensaio por, aproximadamente, 5 minutos. Por último, anotaram-se os resultados observados, comparando-os. 3.2.3. Estudo da velocidade de reação em função da presença de um catalisador Adicionou-se 1ml de água oxigenada em dois tubos de ensaio e, em seguida, em apenas um dos tubos colocou-se cristais de iodeto de potássio, KI. Após alguns segundos, analisaram-se os resultados e identificou-se o catalisador. Posteriormente, em um vidro de relógio colocou-se 10 gotas de água oxigenada e em outro uma fatia de batata crua. No vidro que continha a batata crua, adicionou-se 10 gotas de água oxigenada e, assim, observou-se o resultado e identificou-se o catalisador. 3.2.4 Determinação da ordem de uma reação e da porcentagem de oxigênio no ar Pesou-se 1,0 g de palha de aço na balança analítica e, após isso, em um béquer de 100 mL, pipetou-se uma pequena quantidade de solução 1,0 mol/ L de ácido acético. Logo após, adicionou-se a palha de aço, anteriormente pesada, à solução contida no 8 béquer e, com o auxílio de um bastão de vidro, misturou-se a solução por cerca de 1 minuto. Outro béquer de 500 mL foi separado e nele acrescentou-se cerca de 200 mL de água. Então, retirou-se a palha de aço da solução e retirou-se o excesso de líquido. Depois disso, introduziu - se a palha de aço até o fundo de uma proveta de 100 mL com auxílio de um bastão de vidro, mas sem que ficasse muito compactado no fundo do utensílio. Nessas condições, a extremidade aberta da proveta ficou dentro do béquer de 500 mL. A FIGURA 2, apresentada abaixo, mostra o sistema montado para a execução dessa etapa do experimento. FIGURA 2 – Esquematização do experimento A cada 5 minutos passados, media-se e anotava-se a altura da coluna de água dentro da proveta. Após 15 minutos, mediu-se a altura final da coluna de água que entrou na proveta. A partir dos dados coletados, determinou-se a ordem da reação e calculou-se a porcentagem de oxigênio no ar, ao comparar a altura da coluna de água que entrou no cilindro com a altura total interna da proveta. O experimento foi repetido para uma porção de palha de aço de 0,5g. 9 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1. VELOCIDADE DE REAÇÃO 4.1.2 Estudo da velocidade de reação em diferentes temperaturas e em função da superfície de contato Por meio desta prática, foi possível analisar como o fator temperatura influencia na velocidade de reação entre o Sonrisal e a água ao medir o tempo de dissolução do comprimido em diferentes temperaturas da água. Inicialmente, determinou-se o tempo necessário para a dissolução total do comprimido em água gelada, à temperatura ambiente e na água quente. Os dados de tempo coletados são listados na TABELA 1 apresentada abaixo: TABELA 1 – Tempo para dissolução completa do comprimido efervescente Temperatura da água Superfície de contato Tempo para a dissolução Quantidade Água gelada Sólido 1,11 min ¼ Temperatura ambiente Sólido 47,30 s ¼ Temperatura ambiente Triturado 9,47 s ¼ Água quente Sólido 28 s ¼ A TABELA 1, acima, evidencia como efeito do aumento ou diminuição da temperatura influencia na rapidez com que uma reação se processa. Em água gelada, gasta-se mais tempo para que o comprimido se dissolva completamente em relação à dissolução em temperatura ambiente. De fato, como a temperatura da água está baixa, o número de colisões efetivas é menor, pois as moléculas estão pouco agitadas. Por outro lado, em água quente, as moléculas apresentam alto grau de agitação e, dessa 10 forma, o número de colisões efetivas aumenta. Além disso, aumenta-se também o número de moléculas com energia mínima necessária para atingir o estado de complexo ativado. Nessas condições, verifica-se, para esse último caso, que a velocidade de reação é maior se comparada à velocidade da reação em temperatura ambiente. [4] A superfície de contato também exerce um papel preponderante sobre a velocidade das transformações químicas. Quando se adiciona uma substância em estado sólido e um meio aquoso, por exemplo, a reação se processa de fora para dentro, ou seja, as moléculas que reagem estão na parte mais externa da substância. Neste sentido, ao acrescentar o comprimido triturado em água à temperatura ambiente, aumentou-se a área de contato do reagente com meio aquoso e, por isso, como verificado, a reação se processou em menor tempo. 4.2.2. Estudo da velocidade de reação em função da concentração de reagente Para a análise do efeito da concentração dos reagentes na velocidade de reação química, mergulhou-se um prego em cada tubo de ensaio contendo soluções de concentrações de 1,0 mol/L, 0,1 mol/L e 0,01 mol/L de sulfato de cobre, CuSO4 . A reação entre o prego, ferro metálico (Fe°), e o sulfato de cobre (Cu2+), é uma reação de oxirredução. Essa reação ocorre, pois como o potencial de redução do ferro (-0,44 V) é menor que o do cobre (0,34 V), então ele sofre oxidação. A equação química (1) representa a reação descrita. Cu2+ + Fe° → Cu° + Fe2+ (1) Neste contexto, ao mergulhar o prego nessa solução, percebeu-se, com o passar do tempo, uma alteração da coloração da solução e do prego, sendo que solução adquiriu uma coloração esverdeada característica do íon Fe2+. Os pregos, todavia, adquiriram uma cor característica em cada solução, conforme apresentado na TABELA 2 em seguida. 11 TABELA 2 – Concentrações da solução de CuSO4 e cor do prego observada Concentração da solução (mol/L) Cor observada 1,0 Cobre 0,1 Avermelhada 0,01 Preta Nota-se, a partir dos dados da TABELA 2, que o efeito da concentração da solução de sulfato de cobre é evidente, pois a solução de 1,0 mol/L, mais concentrada, permitiu que o cobre metálico se depositasse mais rapidamente no prego, deixando-o com uma cor característica do elemento. Já o prego, em soluções de concentração 0,1 mol/L adquiriu uma coloração avermelhada, porque com a redução da concentração, diminuiu-se também o número de espécies químicas capazes de realizar choques efetivos, contribuindo para o decréscimo da velocidade de deposição. Por fim, o prego em solução de concentração 0,01 mol/L, apresentou coloração preta, caracterizando a menor velocidade de deposição do cobre. 4.2.3 Estudo da velocidade de reação em função da presença de um catalisador Um catalisador, como já descrito acima, é uma substância que acelera a reação química sem ser consumido no processo. Ao adicionar iodeto de potássio em água, observou-se que a solução apresentou coloração amarelada. As semirreações de oxidação (2) e redução do iodo (3) são apresentadas abaixo. 2I- → I2 (aq) + 2e- (2) I2 (aq) + 2e- → 2I- (3) A partir da análise das equações, percebe-se, que essas reações se processam no sentido direto e inverso e, pelo contexto em que o experimento foi realizado, que a solução adquiriu coloração amarela devido à presença do iodo, I2. Diante disso, partindo da premissa de que a água oxigenada se decompõe lentamente em um sistema aberto, conclui-se que o iodeto de potássio atua como um catalisador, visto que, ao adicioná-lo 12 no tubo de ensaio, a reação se processou em um tempo muito menor do que deveria normalmente. Por outro lado, a adição de água oxigenada na batata, também evidencia a decomposição da água oxigenada, levando a constatação de que existe um catalisador agindo na reação. Esse catalisadortambém é o iodeto de potássio, um componente da batata. É importante ressaltar também, que enzima chamada catalase, presente nesse alimento, também age acelerando a reação. Quando se adiciona água oxigenada em ferimentos, por exemplo, nota-se a mesma efervescência, porque a catalase está presente nas células vermelhas do sangue. 4.3.3. Determinação da ordem de reação e do teor de oxigênio no ar A palha de aço é basicamente constituída por ferro e outros elementos, como o carbono. Dessa forma, quando entra em contato com o ar úmido, o ferro sofre oxidação, enquanto o oxigênio se reduz. As equações químicas (4) e (5), apresentadas abaixo mostram a reação de oxidação do ferro e a reação de redução do oxigênio, respectivamente. A equação (6) representa a equação global desse processo. Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e- (4) O2(g) + 4H+(aq) + 4e- → 2H2O(l) (5) 2Fe(s) + O2(g) + 4H+(aq) → 2Fe2+ (aq) + 2 H2O(l) (6) Nota-se, pela equação (6), que no processo descrito, o oxigênio é consumido. Ao adicionar ácido acético na palha de aço, ocorre um processo de limpeza das impurezas de alguns óxidos presentes, mas a presença de ácido acético facilita o experimento, pois, a reação se processa mais rapidamente, uma vez que a concentração de íon H+ aumenta. Partindo do princípio de que a oxidação da palha de aço consome oxigênio, o volume desse gás dentro da proveta diminui ao longo do tempo. Nessas condições a diferença entre a pressão interna na proveta e a pressão atmosférica na superfície do líquido permite com que a água entre na vidraria. 13 A TABELA 3 apresentada a seguir, mostra os dados correspondentes às alturas da coluna de água medidas em intervalos de tempo sucessivos de 5 minutos para o experimento envolvendo a massa pesada de 1,039 g de palha de aço. TABELA 3 – Altura da coluna de água em função do tempo Altura da coluna de água (cm) Tempo (min) 1,5 5 2,2 10 2,7 15 A partir da análise da tabela 3, percebe-se que a altura da coluna de água sobe, cada vez mais, em um ritmo mais lento. Isso ocorre, pois na medida em que a reação se processa, o oxigênio é consumido gradativamente em um ritmo menor até que todo o volume de gás acabe. Sabe-se que o volume de água que sobe corresponde ao volume de gás consumido, portanto a razão entre a altura da coluna e a altura total da proveta assemelha-se a concentração do oxigênio consumida no meio. A partir disso, a TABELA 4, apresentada abaixo, evidencia a variação da concentração de oxigênio em função do tempo, assim como as grandezas associadas à lei da velocidade integrada que permitem identificar a ordem de uma reação. TABELA 4 – Decaimento das concentrações em função do tempo [O2] ln [O2] 1/[O2] Tempo (s) 0,068 -2,688 14,705 300 0,031 -0,473 32,258 600 0,022 -0,381 4,545 900 Por meio dos dados, apresentados na TABELA 4, construíram-se os gráficos para ln [O2] e 1/[O2], ambos em função do tempo, relativos ao dados coletados no experimento envolvendo a palha de aço com massa 1,039g. Dessa forma, encontrou-se a melhor reta no gráfico de ln [O2] em função do tempo, como ilustrado na FIGURA 3 abaixo. 14 FIGURA 3 – Gráfico ln [O2] x t Diante disso, pela análise da FIGURA 3, percebe-se que a reação é de primeira ordem. De fato, o gráfico ln [x] em função do tempo, para esse tipo de reação é uma reta com coeficiente angular k negativo. Sendo assim a lei que define essa reação é dada pela equação química (7), apresentada a seguir. V=k[O2] (7) A TABELA 5 apresentada, a seguir, mostra os dados correspondentes às alturas da coluna de água medidas em intervalos de tempo sucessivos de 5 minutos para o experimento envolvendo a massa de 0,504 g de palha de aço. TABELA 5 – Altura da coluna de água em função do tempo Altura da coluna de água (cm) Tempo (min) 0,26 5 0,41 10 0,51 15 Por meio da análise dos dados da TABELA 5, conclui-se que devido à diminuição da concentração de ferro a velocidade de consumo de oxigênio reduz. Isso é válido, -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 0 200 400 600 800 1000 ln [O 2 ] Tempo(s) 15 visto que se verificou que a reação é de primeira ordem e isso implica que a velocidade das reações químicas é proporcional a concentração das espécies reagentes. Finalmente, partindo do pressuposto de que o volume total de água que sobe na proveta corresponde ao volume total de gás consumido, calculou-se o teor de oxigênio no ar, tendo-se por base a altura final da coluna de água, aplicando regra de três simples. A TABELA 5 apresentada a seguir, mostra o teor calculado de oxigênio presente no ar, assim como a porcentagem real de oxigênio na composição do ar atmosférico. TABELA 6 – Dados referentes ao calculo do teor de oxigênio no ar Altura final da coluna de água (cm) Porcentagem de oxigênio calculada (%) Porcentagem real de oxigênio no ar (%) 2,7 13% 21% Tendo-se por base a TABELA 6, nota-se uma diferença perceptível entre o valor real e o valor calculado, referentes à porcentagem de oxigênio no ar. Todavia, vale ressaltar que, em locais que estão acima do nível do mar a pressão atmosférica é menor. Uma explicação plausível para essa variação vincula-se ao fato de que à medida que a pressão atmosférica diminui as pressões parciais dos componentes do ar atmosférico também diminuem. Além do mais, o sistema estava fechado onde quase não ocorriam trocas com o ambiente externo. 5. CONCLUSÕES Os objetivos dos experimentos foram obtidos. Na primeira etapa do experimento compreendeu-se que a velocidade de uma reação química depende de diversos fatores. No contexto estudado, por exemplo, verificou-se que o aumento da temperatura contribui para que o tempo de efervescência de um comprimido em água diminuísse consideravelmente, em virtude do maior número de choques efetivos. Por outro lado, a diminuição da temperatura, acarreta a perda de energia cinética das moléculas e, por isso, o tempo de efervescência aumenta significativamente. Observou-se também que ao aumentar a área de contato do comprimido, a reação se processou mais rapidamente, indicando, por conseguinte, um aumento da velocidade da reação. Por 16 fim, entendeu-se que a velocidade de deposição do cobre metálico em um prego, mergulhado em uma solução aquosa de sulfato de cobre, é proporcional a concentração dessa solução. Sendo assim, na solução mais concentrada o prego adquiriu uma coloração mais característica do elemento, ao passo que nas demais soluções, o prego adquiriu coloração avermelhada e preta indicando que em concentrações menores a reação se processa mais lentamente. Além disso, estudou-se o efeito do catalisador em uma reação entre água oxigenada e iodeto de potássio. Percebeu-se que ao adicionar os cristais de iodeto de potássio, a solução adquiriu uma coloração amarela, característica do iodo aquoso, e também se observou que a velocidade de decomposição do peróxido de hidrogênio em água e gás oxigênio aumentou após a adição do iodeto de potássio. Nessas condições conclui-se que o iodeto de potássio atuava como catalisador. Já no vidro de relógio, contendo uma fatia de batata crua, verificou-se que ao adicionar 10 gotas de água oxigenada nesse alimento, a decomposição do peróxido de hidrogênio também ocorria mais rapidamente.Isso se deve ao fato de que a batata contém iodeto de potássio e, portanto, nesse caso, ele também atua como catalisador. Na segunda etapa do experimento, determinou-se a ordem da reação de oxidação do ferro metálico no ar. Então, mergulhou-se a palha de aço em ácido acético para que a velocidade da reação aumentasse, caso o contrário seu processamento completo demoraria muito tempo para ocorrer. Assim, na medida em que a reação se processava, percebeu-se que a água subia na proveta devido à diferença de pressão no interior da vidraria e no meio externo indicando que a reação consumia o oxigênio do ar, sendo que o volume de água que subia representava o volume consumido. A partir dessas constatações, calculou-se o decaimento da concentração desse gás em função dos tempos coletados e, a partir das análises gráficas, conclui-se que a reação é de primeira ordem. Finalmente, determinou-se o teor de oxigênio no ar e entendeu-se que a diferença entre o valor calculado e o valor real deu-se devido às condições em que se executou o experimento. 17 6. QUESTIONÁRIO 1) Qual a composição química do comprimido de SONRISAL? RESPOSTA A composição química do Sonrisal contém, a cada comprimido de 4 gramas, 400 mg de carbonato de sódio, 1,700 g de carbonato ácido de sódio, 0,325 g de ácido acetilsalicílico e 1,575 mg de ácido cítrico. 2) Qual a evidência de que está ocorrendo reação química? RESPOSTA Uma evidência de que esta acontecendo reação química é a efervescência do Sonrisal, que ao entrar em contato com a água, ocorre liberação de gases. 3) Consulte a literatura e escreva a equação correspondente à reação química que é evidenciada. RESPOSTA 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 + 𝐻2𝑂 → 𝑁𝑎𝑂𝐻 + 𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂 4) Qual a cor da solução de sulfato de cobre? RESPOSTA Como foram utilizadas três soluções de sulfato de cobre à 1M, 0,1M e 0,01M, observou-se uma coloração azul forte na solução 1M, uma coloração azul intermediário na solução 0,1M e uma coloração azul claro na solução 0,01M. 18 5) Qual a cor do prego? RESPOSTA O prego que foi mergulhado na solução de sulfato de cobre a 1M apresentou uma coloração característica do cobre, ao passo que a solução à 0,1M um avermelhado mais escuro e a solução á 0,01M mais preto do que vermelho. 6) Consulte a literatura e escreva a equação correspondente à reação química que é evidenciada. RESPOSTA 𝐹𝑒 + 𝐶𝑢𝑆𝑂4(𝑎𝑞) → 𝐶𝑢 + 𝐹𝑒𝑆𝑂4(𝑎𝑞) 7) Escreva a equação química para a reação de decomposição da água oxigenada. RESPOSTA 2𝐻2𝑂2 → 2𝐻2𝑂 + 𝑂2 8) O que significa o termo (10 vol/vol) no frasco de água oxigenada? RESPOSTA Significa que para cada 1 ml de água oxigenada, é liberado um volume de 10 ml de 𝑂2. 9) Por que é necessária a lavagem da porção de palha de aço com uma solução diluída de ácido acético antes da realização do experimento? RESPOSTA É necessária a lavagem da palha de aço em ácido acético devido ao fato de que ela acelera a reação de oxidação da palha de aço, pois consome oxigênio, para que assim, houvesse a variação no volume de água. 19 10) Escreva a equação química que representa a reação envolvida no experimento. RESPOSTA 2𝐹𝑒(𝑠) + 𝑂2(𝑔) + 4𝐻(𝑎𝑞) + → 2𝐹𝑒(𝑎𝑞) 2+ + 2𝐻2𝑂(𝑙) 11) Construa os gráficos da % de 𝑂2 em função do tempo de reação. RESPOSTA Para a palha de aço com 1,039 Para palha de aço com 0,504 0 0,02 0,04 0,06 0,08 300 600 900C o n c e n tr a ç ã o d e O 2 Tempo (s) [O2] X t 0 0,005 0,01 0,015 300 600 900C o n c e n tr a ç ã o d e O 2 Tempo (s) [O2] x t 20 12) Apresente os cálculos realizados para determinação da % de 𝑂2 no ar a partir dos resultados obtidos no experimento. RESPOSTA Sabe-se que o comprimento da proveta é de 25 cm, retirando-se 2 cm da palha de aço depositada no fundo da mesma, 23 cm. Utilizou-se da razão entre a coluna de água que aumentou e o comprimento da proveta para determinar a concentração de oxigênio, da seguinte forma C(%) = 𝐶𝑜𝑙𝑢𝑛𝑎 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 13) Determine a ordem global da reação envolvida no experimento, expressando seu resultado na forma de gráfico. Discuta o resultado encontrado. RESPOSTA. Pela análise do gráfico apresentado acima, percebe-se que a reação é de primeira ordem. De fato, o gráfico ln [x] em função do tempo, para esse tipo de reação é uma reta com coeficiente angular K negativo. -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 0 200 400 600 800 1000 ln [O 2 ] TEMPO (s) 21 14) Com base nos resultados anteriores, escreva a equação de velocidade (lei cinética) da reação envolvida no experimento. RESPOSTA. Da mesma forma como no item anterior, a montagem do gráfico mostra que a velocidade depende exclusivamente da concentração de oxigênio. Logo a equação de velocidade da reação envolvida é dada por 𝑣 = 𝑘[𝑂2] 15) Suponha que na reação entre o ferro e o oxigênio, a lei de velocidade seja governada por: v = k[Fe][ 𝑂2 ] ? a) Qual a ordem da reação, com relação ao Fe? RESPOSTA. A ordem da reação em relação ao Fe é 1. b) Qual a ordem da reação, com relação ao 𝑂2 ? RESPOSTA. A ordem da reação em relação ao 𝑂2 é 1. c) Qual a ordem global da reação? RESPOSTA. A ordem global da reação é 2. 22 d) O que vem a ser k na expressão matemática acima? RESPOSTA. O k na lei de velocidade é a constante de velocidade da reação. Levando-se em conta a lei de velocidade mencionada, o que acontece com a velocidade da reação quando: e) A concentração molar de ferro for duplicada? RESPOSTA. A velocidade da reação aumenta em duas vezes. f) Se a concentração molar de oxigênio for duplicada? RESPOSTA. A velocidade da reação aumenta em quatro vezes. g) Se ambas as concentrações molares forem duplicadas? RESPOSTA. Se ambas as concentrações aumentarem, a velocidade vai aumentar 6 vezes. 23 7. REFERÊNCIAS [1] GUERRA, Fabiano et al. Reações Inorgânicas. Apostila Bernoulli. 4 ed. Vol 2. Editora Bernoulli. Belo Horizonte – MG, 2013, p.3 -17 [2] RAGAZZI, Marcos. Velocidade de Reação. Apostila Bernoulli. 4 ed. Vol 3. Editora Bernoulli. Belo Horizonte – MG, 2013, p. 64. [3] RAGAZZI, Marcos. Velocidade de Reação. Apostila Bernoulli. 4 ed. Vol 3. Editora Bernoulli. Belo Horizonte – MG, 2013, p. 65 [4] RAGAZZI, Marcos. Teoria das Colisões. Apostila Bernoulli. 4 ed. Vol 2. Editora Bernoulli. Belo Horizonte – MG, 2013, p. 52
Compartilhar