Determinação da Energia de Ativação modificado

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DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO DE UMA REAÇÃO IÔNICA EM MEIO AQUOSO
OBJETIVO: Determinar a energia de ativação de uma reação iônica em meio aquoso.
INTRODUÇÃO
A ocorrência de uma reação química está relacionada com o contato entre as moléculas reagentes e com a energia de ativação, que é a energia mínima necessária para que ocorra a reação, pois favorece o encontro e a colisão entre as moléculas, assim ocasionando na formação de produtos. 
No experimento o tiossulfato de sódio age como agente redutor, o persulfato de iodo age como agente oxidante e o amido age como indicador da reação.
MATERIAIS
Tubos de ensaios grandes;
Pipeta volumétrica de 20 mL;
Pipeta volumétrica de 10 mL;
Pipeta de Pasteur; 
Béquer de 1L;
Béquer de 50 mL;
Termômetro;
Cronômetro;
Iodeto de potássio (0,5 mol/L);
Tiossulfato de sódio (0,01 mol/L);
Persulfato de potássio (0,01 mol/L);
Solução de amido 10%;
Gelo para banho;
Placa de aquecimento;
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
Colocar em um tubo de ensaio, 20 mL de uma solução de iodeto de potássio (0,5 mol/L) e 10 mL de uma solução de tiossulfato de sódio (0,01 mol/L);
Em outro tudo de ensaio, colocar 20 mL de solução de persulfato de potássio (0,01 mol/L) e algumas gotas de uma solução de amido;
Colocar ambos os tubos em um béquer de 1L, contendo água entre 5º a 10° C. aguardar 5 min. para que um equilíbrio térmico seja atingido e anotar a temperatura do banho;
Adicionar, rapidamente, a solução do primeiro tubo ao segundo, e acionar, ao mesmo tempo, o cronômetro; agitar a solução e anotar o valor de tempo decorrido até que a mesma torne-se azul;
RESULTADOS:
A reação utilizada como objeto de estudo no experimento foi a da redução do íon persulfato pelo íon iodeto, dada seguinte equação balanceada:
Tal reação é uma reação de 1ª ordem, desta forma a equação da taxa de reação é dada por:
Na presença de tiossulfato de sódio, ocorre uma reação de redução do iodo formado, de modo a regenerar o íon iodeto presente inicialmente:
Essa reação é muito mais rápida que a primeira, de modo que o íon iodo (, assim que formado, é rapidamente consumido. Depois que todo o persulfato reage, a concentração de iodo começa a elevar-se, e sua presença pode ser detectada pelas gotas de amido que foram adicionadas, pois o iodo forma um complexo de coloração azul com o amido. 
Encontrar os valores de K nas diferentes temperaturas empregadas no experimento; 
A partir da equação 1, podemos reorganiza-la e chegar na equação 2, onde o termo do numerador é a concentração inicial de íon persulfato, e o termo do denominador é a concentração do persulfato no tempo t.
Sabendo que = 0,01 mol L-1, portanto a concentração final pode ser facilmente encontrada. Tendo que o volume da solução é de 20 mL, a quantidade inicial de persulfato é de:
 
E para o tiossulfato, que possuía volume 10 mL, a quantidade inicial é de:
 
	Então, como o persulfato é o reagente limitante. a quantidade de persulfato no tempo t, pode ser calculada da maneira a seguir:
	Assim, para obter o valor de k, pela equação 2, é basta substituir os valores de t
Assim encontramos a expressão para o cálculo de k a diferentes temperaturas e é possível montar a tabela abaixo com todos os dados necessários para obtenção da energia de ativação.
. 
Tabela 01
	T (K)
	Tempo (s)
	
	
	Ln k
	281,15
	1039
	3,5568
	2,7680 x 10-4
	-8,1921
	288,15
	512
	3,4704
	5,6171 x 10-4
	-7,4845
	293,15
	425
	3,4112
	6,7670 x 10-4
	-7,2982
	298,15
	209
	3,3540
	1,3760 x 10-3
	-6,5885
	303,15
	187
	3,2987
	1,5379 x 10-3
	-6,4773
	308,15
	150
	3,2452
	1,9173 x 10-3
	-6,2568
Colocar em gráfico ln k como função de 1/T;
Tabela 02
	Equação da reta
	Fator de correlação
	y = – 6,3439x + 17,631 
	R² = 0,9649
Calcular o valor da energia de ativação e do fator pré-exponencial (A).
Observa-se que o gráfico ln k por 1/T gera uma curva bem próximo de uma reta, através regressão linear obtemos dois parâmetros, o coeficiente linear e o coeficiente angular da reta, onde é possível fazer uma correlação com a equação de Arrhenius: 
Onde o coeficiente linear é dado pelo ln A, sendo A o fator pré-exponencial ou fator de frequência. E o coeficiente angular é dado por , no qual Ea é a energia de ativação, sendo facilmente obtida já que R, a constante dos gases, é igual a 8,3145 J mol-1K-1
Portanto, de acordo com a equação da reta, obtemos os dados abaixo:
Tabela 03
	ln A
	A
	
	
	17,631
	2,8697 s-1
	– 6,3439
	52,75 J mol-1 K-1
CONCLUSÃO
No experimento, observou-se que o aumento da temperatura resultou na diminuição do tempo necessário para a solução se tornar azul. A diminuição do tempo, por sua vez, ocasionou um aumento nos valores das constantes de velocidade.
A concentração de iodeto se manteve constante, pode se concluir então que a constante de velocidade k também aumenta com oaumento da temperatura – o que era esperado, pois esse aumento eleva a frequência de colisões e a fração de moléculas com energia cinética suficiente para reagir.
Foi verificado que é possível calcular a energia de ativação de uma reação iônica utilzando a equação de Arrhenius (Ea = ------ kJ/mol). Com os dados obtidos conseguiu-se obter um gráfico de ln k versus 1/T em linha reta com boa aproximação, visto que o R foi um valor próximo de 1.