RELATÓRIO LQG V CINÉTICA QUÍMICA EQ UFCG

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCG
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - CCT
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA QUÍMICA - UAEQ
EXPERIMENTO 5: CINÉTICA QUÍMICA
LUCAS PASSOS TOMAZ
CAMPINA GRANDE – PB
2016
LUCAS PASSOS TOMAZ
EXPERIMENTO 5: CINÉTICA QUÍMICA
Relatório apresentado à disciplina Laboratório de Química Geral I do curso de Engenharia Química da Universidade Federal de Campina Grande ministrada pela Prof.ª Lucia Maria de A. L. Gaudêncio como requisito para a obtenção da quinta nota. 
CAMPINA GRANDE – PB
2016
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO......................................................................................................................4
2 OBJETIVO.............................................................................................................................5
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..............................................................................................6
4 METODOLOGIA..................................................................................................................8
	4.1 Materiais..................................................................................................................8
4.2 Descrição do Experimento......................................................................................8
4.3. Dados Experimentais.............................................................................................9
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO.........................................................................................10
5.1 Análise do Experimento........................................................................................10
5.2 Fontes de Erro.......................................................................................................11
6 CONCLUSÃO......................................................................................................................12
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................................13
1 INTRODUÇÃO
	O conceito de cinética na química, assim como na física, está relacionado com velocidade. Enquanto a cinética na mecânica trata da ação das forças nas variações no movimento dos corpos, a cinética química estuda a rapidez com a qual se consomem os reagentes e se formam os produtos numa reação química, ou seja, na mecânica estuda-se a velocidade a partir da variação de movimento e na cinética química a velocidade de variação das concentrações de reagentes e produtos nas reações químicas. 
O conhecimento e o estudo da velocidade das reações são muito importantes em termos industriais, e também estão relacionados ao nosso dia a dia. Como exemplos, observa-se que a pintura dos carros evita a ferrugem da lataria, medicamentos e pomadas aceleram a cicatrização de feridas, panelas de pressão aceleram o cozimento, o congelamento dos alimentos diminui o tempo de apodrecimento dos mesmos, assim como catalisadores são desenvolvidos para a síntese de novos materiais na indústria. Esses e inúmeros outros exemplos mostram a necessidade humana em manipular a velocidade de reações, bem como em entender com que rapidez as reações ocorrem. 
	Em um grau mais elevado, a cinética química inclui também investigações de mecanismo de reação com descrição detalhada da sequência de etapas individuais e os estados de transição, assim como a construção de modelos matemáticos que possam descrever as características de uma reação química. Neste experimento, entretanto, restringimo-nos a anlisar a influência da concentração e temperatura sobre o tempo necessário para que uma reação química se processe.
2 OBJETIVO
	Mostrar, através de experimento, a influência da concentração e da temperatura sobre o tempo necessário para que uma reação química ocorra.
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
	Cinética Química é a área da química preocupada com as velocidades, ou grau de velocidade, das reações, ou seja, a medida da rapidez com que se formam os produtos e se consomem os reagentes. De modo geral, as principais preocupações da área estão no desenvolvimento de métodos experimentais os quais permitam medir velocidades das reações, no estudo dos fatores que influenciam nas mesmas e na descrição detalhada do percurso das reações químicas. 
	Em nível macroscópico, os principais interesses estão nas quantidades reagidas e produzidas, assim como nas nas suas taxas de formação. Já à nível molecular ou microscópico, devemos considerar que as moléculas ou átomos devem colidir uns com os outros, devem ter energia suficiente para iniciar a reação (energia de ativação) e, em alguns casos, a orientação das moléculas durante a colisão deve ser considerada. 
As velocidades das reações químicas são determinadas através de leis de velocidade, deduzidas a partir do efeito da concentração dos reagentes e produtos na velocidade da reação. As reações químicas ocorrem com velocidades diferentes e estas podem ser alteradas, pois dependem de vários fatores, tais como:
O estado físico dos reagentes:
Os reagentes devem entrar em contato para que reajam. Quanto mais rapidamente as moléculas se chocam, mais rapidamente elas reagem. Embora a maioria das reações utilizada em laboratório seja homogênea, envolvendo gases ou soluções líquidas, quando os reagentes estão em fases diferentes, como quando um é gás e o outro é sólido, a reação está limitada à área de contato. Portanto, as reações que envolvam sólidos tendem prosseguir mais rapidamente se a área superficial do sólido for aumentada. 
A natureza dos reagentes:
Geralmente, reações ácido-base, formação de sais e troca de íons são reações rápidas, enquanto reações em que grandes moléculas são formadas ou quebradas são geralmente lentas. Reações que quebram ligações covalentes fortes também são lentas.
As concentrações dos reagentes:
A maioria das reações químicas prossegue mais rapidamente se a concentração de um ou mais dos reagentes é aumentada. À medida que a concentração aumenta, a frequência com a qual as moléculas se chocam também o faz, levando a um aumento das velocidades.
A temperatura na qual a reação ocorre:
As velocidades de reações químicas aumentam conforme a temperatura aumenta, pois o aumento de temperatura faz aumentar as energias cinéticas das moléculas, ou seja, à proporção que as moléculas se movem mais velozmente, elas se chocam com mais frequência e também com energia mais alta, ocasionando aumento de suas velocidades.
A presença de um catalisador
Os catalisadores são substâncias utilizadas para facilitar as reações, aumentando a velocidade e proporcionando um mecanismo de reação diferente para ocorrer com uma energia de ativação inferior. O catalisador não modifica o equilíbrio da reação, mas permite atingi-lo mais rapidamente, pois ele modifica o mecanismo da reação, executando-a em uma seqüência de etapas cujas energias de ativação são todas bem inferiores à da reação não catalisada. Normalmente, apenas uma quantidade muita pequena de catalisador é usado e pode transformar uma quantidade ilimitada de reagentes. Eles alteram a velocidade, mas mantém-se quimicamente inalterados. Nas reações bioquímicas os catalisadores utilizados são as enzimas. 
4 METODOLOGIA
4.1 Materiais
- Tubos de ensaios;
- Termômetro;
- Cronômetro;
- Beckers;
- Pipetas;
- Pipetador;
- Bico de Bunsen;
- Pinça de madeira;
- Tripé;
- Tela de Amianto.
4.2 Descrição do Experimento
Parte I: Influência da Concentração dos Reagentes
Inicialmente, foram separados tubos de ensaio e pipetou-se, com pipetador e pipeta, 4 mL da solução de ácido sulfúrico () a 0,2 M em cada um de cinco desses tubos. Em mais cinco, pipetou-se com outra pipeta os volumes de 6, 4, 3, 2 e 1 mL da solução de tiossulfato de sódio () a 0,1 M e os rotulou para não os confundir. Comuma terceira pipeta, pipetou-se os volumes de 2, 3, 4 e 5 mL de água nas soluções de tiossulfato com os volumes de 6, 4, 3, 2 e 1 mL, respectivamente. Feito isso, deu-se início ao processo de mistura para a reação. Primeiro, misturou-se no tubo 1 com 6 mL de tiossulfato e nada de água, os 4 mL de ácido sulfúrico de um dos tubos pipetados no início e agitou-se rapidamente. Com o cronômetro, fez-se a contagem do tempo para que a reação ocorra, ou seja, a partir do momento em que os reagentes entraram em contato até o momento em que o meio ficou levemente turvo. Terminado a contagem na primeira reação, fez-se a segunda no o tubo 2 onde continha os 4 mL do tiossulfato e os 2 mL de água e foi misturada mais um dos 4 mL do ácido sulfúrico e novamente fez-se a contagem do tempo. Esses procedimentos foram repetidos com os demais tubos de ensaio. (Os dados obtidos encontram-se na Tabela 1). 
Parte II: Influência da Temperatura
Inicialmente, de forma análoga a parte anterior do experimento, separou-se três tubos de ensaios e pipetou-se no primeiro tubo 6 mL da solução de tiossulfato de sódio () a 0,2 M (Tubo 1); no segundo 3 mL também da solução de tiossulfato mais 3 mL de água (Tubo 2) e, por fim, 1 mL da solução mais 5 mL de água (Tubo 3). Pipetou-se em outros três tubos de ensaio distintos, 4 mL da solução de ácido sulfúrico () a 0,2 M em cada um (Tubo A, B e C). Feito isso, ligou-se o bico de Bunsen e colocou-se um béquer com água para aquecer. Em seguida, pegou-se dois termômetros, os inseriu no tubo 1 e no tubo A e os colocou (utilizando pinças de madeira para evitar queimadura) para aquecer dentro do béquer com a água já em aquecimento até chegar a temperatura determinada (53 °C). Quando ambos os tubos chegaram a tal temperatura, os misturou e os agitou para iniciar a reação, medindo o tempo com o cronômetro até que a reação ocorra, ou seja, até a leve turvação do meio. Anotou-se o resultado. Repetiu-se esse procedimento para os tubos 2 mais B e os tubos 3 mais C, respectivamente. (Os dados obtidos encontram-se na Tabela 2).
4.3 Dados Experimentais
Tabela 1: Dados obtidos na Parte I do experimento
	Número do Tubo de Ensaio
	Volume (ml) de 
(0,1 M)
	Volume (mL) de 
	Volume (mL) de 
(0,2 M)
	Tempo (s)
	1
	6
	0
	4
	47,58
	2
	4
	2
	4
	66,00
	3
	3
	3
	4
	72,00
	4
	2
	4
	4
	108,00
	5
	1
	5
	4
	126,00
	Temperatura Ambiente (°C)
	24
Fonte: Dados obtidos experimentalmente pelo próprio autor
Tabela 2: Dados obtidos na Parte II do experimento
	Número do Tubo de Ensaio
	Volume (ml) de 
(0,1 M)
	Volume (mL) de 
	Volume (mL) de 
(0,2 M)
	Tempo (s)
	Temperatura
(°C)
	1 + A
	6
	0
	4
	7,00
	53
	2 + B
	3
	3
	4
	18,10
	53
	3 + C
	1
	5
	4
	52,68
	53
	Temperatura Ambiente (°C)
	24
Fonte: Dados obtidos experimentalmente pelo próprio autor
RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Análise do Experimento
Observação 1: 
Na reação entre o tiossulfato de sódio e o ácido sulfúrico, formaram-se sulfato de sódio e ácido tiossulfúrico:
	Com isso, o ácido tiossulfúrico se decompôs, formando água, dióxido de enxofre e enxofre:
Como o enxofre é insolúvel em água, ele provoca uma turvação, o que faz ser possível perceber quando a reação ocorre e, por conseguinte, medir o tempo de duração da reação.	
Observação 2:
Ao analisar os dados obtidos na Parte 1 (Tabela 1), observou-se que, em temperatura ambiente, mantendo fixa a concentração da solução de ácido sulfúrico e diminuindo a concentração da solução de tiossulfato de sódio pela diminuição do volume da solução e acréscimo de água, diminuiu-se o tempo para que a reação ocorra, ou seja, diminuir a concentração de um dos reagentes influi no tempo da reação e, portanto, na sua velocidade. 
Isso acontece, pois o aumento da concentração dos reagentes promove o aumento do número de colisões entre as moléculas, fazendo com que a probabilidade de colisões efetivas acontecerem para a formação do complexo ativado seja maior. Logo, quanto maior a concentração dos reagentes, maior será a velocidade da reação. 
Observação 3: 
Ao analisar os dados obtidos na Parte 2 (Tabela 2) e compará-los com os dados da parte 1 (Tabela 1), observou-se que a partir do aumento da temperatura (as reações na parte 1 ocorreram à temperatura ambiente, enquanto na parte 2 à 53 °C) o aparecimento da turvação e, portanto, o fim da fase da reação do tiossulfato de sódio com o ácido sulfúrico a reação ocorreu muito mais rápido, ou seja, conforme aumentou-se a temperatura, aumentou-se também a velocidade da reação, o que indica uma relação direta entre as mesmas.
Isso acontece porque com o aumento da temperatura, também aumenta o número de moléculas com energia igual ou superior a energia de ativação. Havendo mais moléculas com energia maior ou igual a de ativação, aumenta-se a velocidade, assim como com o aumento da temperatura, as moléculas se agitam mais, fazendo com que a probabilidade de colisões efetivas também aumente e, com isso, a velocidade.
Fontes de Erro
	Algumas das fontes de erro neste experimento foram:
Ao pipetar pipetar as soluções e ao colocá-las em contato para que reajam houve, em alguns momentos vazamentos, o que influenciaria nas suas respectivas concentrações e, em consequência disso, na velocidade da reação;
Ao cronometrar o tempo em que o meio onde estava ocorrendo a reação ficaria turvo e por isso estava completa a reação que queríamos, como a turvação visual ocorria repentinamente, algumas vezes o momento certo de parar a contagem do tempo deve ter passado por despercebido e, com isso, o tempo da reação não se deu de maneira exata;
Como o experimento foi realizado em um local com constante refrigeração possivelmente as temperaturas das soluções para reagir na parte 2 do experimento não se deu forma exata, pois as soluções aquecidas sofriam constate troca de calor com o meio. 
	Como a análise do experimento foi dada de uma perspectiva qualitativa, tais fontes de erro, entretanto, não atrapalharam os objetivos do experimento em notar a influência da concentração e da temperatura na velocidade de reações, como iria interferir se tivéssemos trabalhando sob análise quantitativa. 
6 CONCLUSÃO
	A cinética química é uma área de tão grande importância prática. Frequentemente, interessa-nos acelerar e desacelerar reações, isto na indústria, na ciência e até mesmo cotidianamente, o que mostra a tão grande importância da compreensão da cinética química e dos fatores que alteram a velocidade da reação.
	Entre vários, dois destes fatores foram aqui analisados: a temperatura e a concentração dos reagentes. A partir do experimento, notou-se que a velocidade de reação é afetada diretamente pela concentração de seus reagentes e pela temperatura em que ocorre. Observou-se ainda que isso é justificado em termos de colisões entre as moléculas dos reagentes e que, os erros experimentais não tiveram grandes interferências nas análises do experimento. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BROWN, T. L; LEMAY, H. E; BURSTEN, B. E; Cinética Química. In: Química: a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pretince Hall Brasil, 2005. cap. 14, p. 483-512. 
CHIEH, C. Chemical Kinetics. Disponível em: <http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c123/chmkntcs.html> Acesso em: 13 de setembro de 2016. 
SOUZA, L. A. Cinética Química. Disponível em: <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/cinetica-quimica.htm> Acesso em: 13 de setembro de 2016.