DETERMINAÇÃO DA CINETICA QUIMICA

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DETERMINAÇÃO DA CINÉTICA QUÍMICA PARA O SISTEMA 
ACETATO DE ETILA E HIDRÓXIDO DE SÓDIO 
Elizeu. M. Conceição 
1
(PG), Jose. C. Cardoso Filho 
1
(PQ) 
1- Instituto de Tecnologia, UFPA, Belém, PA, Brasil 
 
RESUMO: Neste experimento determinou-se a cinética de reação para o sistema 
composto de Acetato de Etila e Hidróxido de sódio para a concentração de 0,02M. Em 
uma primeira análise o pH da solução foi verificada para igual volume de Acetato e de 
Hidróxido e os resultados mostraram o surgimento de uma lei de velocidade de 2ª 
ordem. Quando o experimento foi realizado para uma concentração de Acetato 10 
vezes superior ao de hidróxido foi observado uma lei de velocidade de 1ª ordem. Ou 
seja, a mudança de concentração das espécies envolvidas altera significativamente a 
cinética de reação. 
Palavras – chaves: Lei de velocidade, pH, cinética de reação. 
 
INTRODUÇÃO 
O estudo das velocidades das velocidades das reações químicas e chamado de 
cinética química. Na cinética química, estamos interessados nos estágios intermediários 
do processo – os detalhes das mudanças que átomos e moléculas sofrem durante as 
reações [1]. 
Estes detalhes ajudam a esclarecer o grande intervalo de velocidades de reações 
observado e são usados para idealizar maneiras de influenciar estas velocidades. Por 
exemplo, os cientistas estão hoje em dia buscando maneiras econômicas de fazer 
hidrogênio por eletrolise da agua: hidrogênio barato poderia significar combustível 
barato e uma redução nas emissões de dióxido de carbono. A reação de eletrolise e 
lenta, mas estudos da velocidade da reação revelaram que lentidão da reação vem da 
grande fora da ligação H–H. os químicos tem sido capazes de usar este conhecimento 
para desenvolver materiais especiais ara eletrodos que adsorvem hidrogênio de uma 
maneira que enfraquece ou mesmo dissocia a ligação H–H e facilita a reação [1]. 
E relativamente fácil prever como a composição de uma reação em equilíbrio 
tende a mudar quando as condições são alteradas. O químico francês Henri Le Chatelier 
identificou os princípios gerais: 
O principio de Le Chatelier: Quando uma perturbação exterior é aplicada a um 
sistema em equilíbrio dinâmico o equilíbrio tende a se ajustar para minimizar o efeito 
desta perturbação. 
Como o pH é o logaritmo comum negativo da concentração, uma mudança de 
uma unidade de pH significa que a molaridade do íon H3O
+
 mudou por um fator 10. Por 
exemplo, quando o pH diminui de 5 para 4, a molaridade de H3O+ cresce por um fator 
de 10
-5 
mol.L
-1
 para 10
-4 
mol.L
-1 
[1].
 
Soluções tampão 
Uma solução tampão e uma solução na qual o pH resiste a mudança quando 
ácidos ou bases fortes são adicionados. Tampões, os quais consistem de soluções mistas 
de acido fraco e sal ou de base fraca e sal, são usadas para calibrar pHmetros, em 
culturas de bactérias e para controlar o pH de soluções nas quais estão ocorrendo 
reações químicas [1]. 
Velocidades de Reação 
Informalmente, sabemos que uma reação e rápida se os produtos são formados 
rapidamente; como acontece em uma reação de precipitação ou uma explosão. Uma 
reação e lenta se os produtos são formados em um longo intervalo de temo; como 
acontece na corrosão ou no apodrecimento de material orgânico [1]. 
O efeito da temperatura 
A dependência com a temperatura das velocidades de reações nos da uma 
informação valiosa sobre a origem das constantes de velocidade. A observação 
qualitativa e que muitas reações acontecem mais rapidamente quando a temperatura e 
aumentada. Um acréscimo 10ºC acima da temperatura ambiente tipicamente dobra a 
velocidade de reação de espécies orgânicas em solução [1]. 
 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Primeiro calibrou-se o pHmetro por meio de uma solução padrão tamponada em 
H 7.01. Após realizar o ambiente das vidrarias o pHmetro foi inserido em 29 mL de 
volume da solução tampão, e no visor do equipamento ajustou-se o H ara 7.01. Em 
seguida, transferiu se 1 mL em volume da solução de Acetato de Sódio de concentração 
0,02 mol.L
-1
 ara um erlenmeyer de 250 mL e mediu se o H da mesma. Logo aos 
transferiu-se igual volume da solução de hidróxido de sódio e de mesma concentração. 
Em seguida, o pHmetro foi inserido no solução resultante e aguardou-se a estabilização 
do pH na solução. Após a estabilização utilizou-se um cronômetro e marcou-se os 
tempos de 3; 5; 10; 15; 20; 30; 40 e 50 minutos. Ara cada temo anotou-se o valor de H 
da solução. O experimento foi novamente realizado, porém em uma concentração de 
NaOH 10 vezes menor que o de Acetato de Etila. 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
A tabela 1 apresenta os valores obtidos de pH do sistema formado por Acetato 
de Etila e Hidróxido de Sódio ambos a uma concentração de 0,02 M. O pH inicial da 
solução de Acetato apresentou o valor de 3.9 que ao ser misturado com igual volume da 
base (100 mL) NaOH observou-se os seguintes valores de pH conforme a tabela abaixo. 
Tabela 1- Resultados do Sistema Acetato - NaOH na razão de 1:1 de concentração 
pH [H
+
] 1/[H
+
] [OH
-
] 1/[OH
-
] Tempo 
(segundos) 
11,2 6,3096E-12 1,5849E+11 0,001585 630,9573 180 
11,1 7,9433E-12 1,2589E+11 0,001259 794,3282 300 
11,1 7,9433E-12 1,2589E+11 0,001259 794,3282 600 
11,0 1,0000E-11 1,0000E+11 0,001000 1000,000 900 
10,9 1,2589E-11 7,9433E+10 0,000794 1258,925 1200 
10,7 
10,6 
10,4 
1,9953E-11 
2,5119E-11 
3,9811E-11 
5,0119E+10 
3,9811E+10 
2,5119E+10 
0,000501 
0,000398 
0,000251 
1995,262 
2511,886 
3981,072 
1800 
2400 
3000 
 
O gráfico 1 apresenta o modelo para uma reação de segunda ordem a avaliação 
do R
2
 nos mostra que o modelo apresenta uma correlação boa quando se considera que a 
concentração de íons [OH
-
] seja igual a concentração de [Acetato], ou seja, [OH
-
] = 
[Acetato]. 
 
Gráfico 1: Reação de 2ª ordem com a razão de concentração 1:1 de Acetato – NaOH 
Alternativamente, conforme será visto posteriormente, o gráfico pode também 
ser representado por 1/[H
+
] contra o tempo. 
Gráfico 2: Reação de 2ª ordem com a razão de concentração 1:1 de Acetato – NaOH 
O próximo gráfico mostra o pH em função do tempo. A avaliação do R
2
 mostra 
uma dependência linear do pH contra o tempo. 
 
y = 1,0982x + 195,87 
R² = 0,9354 
0 
500 
1000 
1500 
2000 
2500 
3000 
3500 
4000 
4500 
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 
1
/[
O
H
- ]
 
Tempo (segundos) 
Reação de 2ª ordem 
Linear (Reação de 2ª ordem) 
y = -4E+07x + 1E+11 
R² = 0,9286 
0 
2E+10 
4E+10 
6E+10 
8E+10 
1E+11 
1,2E+11 
1,4E+11 
1,6E+11 
1,8E+11 
0 1000 2000 3000 4000 
1
/[
H
+]
 
Tempo (segundos) 
Cinetica 
Linear (Cinetica) 
 
Gráfico 3: H x Tempo sistema Acetato - NaOH razão de 1:1. 
A reação química para este experimento pode ser observado conforme a equação 
química abaixo: 
 (1) 
Para uma reação irreversível de 2ª Ordem, temos que, por hipótese [OH
-
] = 
[Acetato]. A representação diferencial da cinética e: 
 
 
 
 (2) 
Ou realizando a seguinte substituição: 
[A] = [ ] 
[B] = [ ] 
E considerando que [A] = [B] temos 
 
 
 
 (3) 
Onde 
 
 
 
 : Taxa de decomposição de [A]. 
Que ao ser integrado nos gera a seguinte expressão: 
 
 
 
 
 
 (4) 
Onde 
[A]: concentração de Acetatoque igual ao de NaOH ou de íons [OH
-
] 
[A]0: concentração inicial. 
A constante de velocidade de reação pode ser determinada utilizando a equação 
(4) com os dados da tabela 1. Os cálculos mostram uma constante de velocidade em 
media de [L/mol.s]. 
y = -0,0003x + 11,232 
R² = 0,9887 
10,3 
10,4 
10,5 
10,6 
10,7 
10,8 
10,9 
11,0 
11,1 
11,2 
11,3 
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 
p
H
 
Tempo (segundos) 
pH X Tempo 
Linear (pH X Tempo) 
De acordo com (SKOOG, 2006) o produto iônico da água pode ser representado 
por: 
 
 (5) 
A 25 °C a constante do produto iônico da água é . Por 
conveniência, usamos a aproximação de que à temperatura ambiente 
 . 
A Tabela 2 mostra a dependência dessa constante com a temperatura. A constante do 
produto iônico da água permite o cálculo rápido das concentrações dos íons hidrônio e 
hidróxido em soluções aquosas [3]. 
 Tabela 2-Variação de Kw com a Temperatura 
Temperatura, ºC Kw 
0 0,114E-14 
25 1,01E-14 
50 5,47E-14 
100 49E-14 
Fonte: (SKOOG, 2006) 
Então de acordo com a equação 5 a conversão de íons [H
+
] ara íons [OH
-
] é: 
 
 
 
 (6) 
Após uma semana o experimento foi repetido, porém com uma concentração de 
Acetato 10 vezes superior ao de Hidróxido, ou seja, 100 mL de Acetato e 10 mL de 
NaOH. O pH da solução de Acetato apresentou uma pequena variação decorrido o 
tempo de armazenamento. Essa variação pode ser em decorrência da luz, ar, umidade 
dentre outros. Entretanto, isso não afeta a cinética do experimento. 
Os resultados podem ser visualizados na tabela 3. A qual mostra pH e as devidas 
concentrações para o sistema formado por Acetato de Etila e Hidróxido de Sódio. A 
correlação obtida para a reação de 1ª ordem foi muito bom o que pode ser visualizado 
no gráfico 4. 
 
 
 
 
 
 
Tabela 3- Resultados do Sistema Acetato - NaOH na razão de 10:1 de concentração 
pH [H
+
] LN [OH
-
]
 
[OH
-
] 1/[OH
-
] Tempo 
(segundos) 
10,2 6,3096E-11 -8,7498 0,000158 6309,6 0 
 10,1 7,9433E-11 -8,9801 0,000126 7943,3 180 
10,0 1,0000E-10 -9,2103 0,000100 10000,0 300 
9,8 1,5849E-10 -9,6709 0,000063 15848,9 600 
9,5 3,1623E-10 -10,3616 0,000032 31622,8 900 
9,3 5,0119E-10 -10,8221 0,000020 50118,7 1200 
8,9 
8,6 
8,3 
1,2589E-9 
2,5119E-9 
5,0119E-9 
-11,7432 
-12,4340 
-13,1247 
 
0,000008 
0,000004 
0,000002 
125892,5 
251188,6 
501187,2 
1800 
2400 
3000 
 
Considerando a mesma reação química representada em (1) temos que para uma 
reação química irreversível de primeira ordem, por hipótese [Acetato] [OH-], então a 
concentração de acetato se torna praticamente constante. Dessa forma, teremos uma 
reação de pseudo primeira ordem com o surgimento de uma nova constante de reação. 
A representação diferencial da cinética é: 
 
 
 
 (7) 
Realizando a seguinte substituição: 
[A] = [ ] 
[B] = [ ] = [OH-] 
 
E considerando que [A] [B] temos 
 
 
 
 (8) 
Onde, 
 = K[A] 
Alternativamente, podemos escrever (8) como: 
 
 
 
 (9) 
 
 
 
 : Taxa de decomposição de [B]. 
Que ao ser integrado nos gera a seguinte expressão: 
 (10) 
Ou a equação (10) pode ser expressa também por 
 (11) 
Onde, 
[B]: concentração de NaOH ou de íons [OH
-
] 
[B]0: concentração inicial. 
A constante de velocidade de reação pode ser determinada utilizando a equação 
(10) com os dados da tabela 3. Os cálculos mostram uma constante de velocidade em 
media de [s-]. 
O gráfico 4 confirma a nossa hipótese de que a reação e de 1ª ordem. Através da 
correlação do R
2
 que esta muito próximo de 1. 
 
Gráfico 4: Reação de 1ª ordem com a razão de concentração 10:1 Acetato – 
NaOH 
O próximo gráfico mostra que se formos testar o sistema para uma reação de 2ª 
ordem é notável o decréscimo do R
2
, logo, não temos dúvida de que a reação para esse 
sistema Acetato - Hidróxido de Sódio na razão de 1:1, respectivamente, é de 1ª ordem. 
y = -0,0015x - 8,8326 
R² = 0,9907 
-16 
-14 
-12 
-10 
-8 
-6 
-4 
-2 
0 
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 
LN
 [
O
H
- ]
 
Tempo (segundos) 
Reação de 1ª ordem 
Linear (Reação de 1ª 
ordem) 
 
Gráfico 5: Teste para uma reação de 2ª ordem com a razão de concentração 10:1 
Acetato – NaOH 
No gráfico 6 temos a mesma conclusão para o gráfico 3 na qual o pH varia 
linearmente com o tempo. 
Gráfico 6: pH x Tempo sistema Acetato - NaOH razão de 1:1 
As medidas de pH foram realizadas de acordo com os equipamentos que são 
visualizados na Figura 1. Utilizou-se como cronômetro um celular. 
 
y = 146,35x - 57661 
R² = 0,8415 
0 
100000 
200000 
300000 
400000 
500000 
600000 
0 1000 2000 3000 4000 
1
/[
O
H
] 
Tempo (segundos) 
Teste reação de 2ª ordem 
Linear (Teste reação de 2ª 
ordem) 
y = -0,0007x + 10,164 
R² = 0,9907 
0,0 
2,0 
4,0 
6,0 
8,0 
10,0 
12,0 
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 
p
H
 
Tempo (segundos) 
pH x Tempo 
Linear (pH x Tempo) 
 
Figura 1 – Equipamentos empregados em laboratório 
 
CONCLUSÃO 
Neste experimento pode-se concluir que para o sistema formado por Acetato de 
Etila e Hidróxido de Sódio em uma razão 1:1 de concentração obteve-se a lei de 
velocidade de 2ª ordem conforme pode ser visualizado no gráfico 1 com uma correlação 
de R
2
 = 0,9354. Quando a concentração de Acetato se torna 10 vezes superior ao de 
Hidróxido a lei de velocidade se torna de 1ª ordem. O que pode ser confirmado ao 
observar o gráfico 4 na qual mostra uma correlação R
2
 = 0,9907. É importante ressaltar 
que a reação de pseudo primeira ordem só é verdadeira quando testado para certas 
diferenças de concentrações. Neste experimento a lei de velocidade foi previamente 
testada para a concentração de Acetato 10 vezes superior ao de Hidróxido, ou seja, a 
variação da concentração de Acetato com o tempo é praticamente constante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
[1] ATKINS, P. Jones, L. Princípios de Química – Porto Alegre: Editora Bookman, 
2001. 
[2] ATKINS, P.; de Paula, J.; Físico-Química. Vol. 2. Nona Edição. LTC: Rio de 
Janeiro. 2012. 
[3] SKOOG; West; Holler; Crouch. Fundamentos de Química Analítica. Tradução da 8ª 
Edição norte-americana, Editora Thomson, São Paulo-SP, 2006.