EXPERIMENTO 3 - CINÉTICA (enunciado)

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ÁREA 1 - FACULDADE DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
Engenharia Ambiental
Engenharia da Computação
Engenharia Elétrica com ênfase em Telecomunicações e Informática
Engenharia Mecatrônica
Engenharia de Produção com ênfase em Gestão Empresarial
Manual de Laboratório – Química Aplicada à Engenharia
Professores: Ana Carla Dias, Douglas Gonçalves, Diógenes Gramacho, Elecy Costa, 
 Luana Sena, Maricleide Lima e Tatiana Oliveira.
3o Experimento – CINÉTICA
1- OBJETIVOS
 Verificar a velocidade de uma reação química através da observação da 
 variação do tempo e da concentração dos reagentes;
 Construir gráficos de t versus concentração (mols L-1) e 1/t versus 
 concentração para determinar a ordem de reação.  
2- INTRODUÇÃO
A cinética química estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam. Enquanto uma reação química se processa, as concentrações dos reagentes diminuem e as concentrações dos produtos aumentam, uma vez que os reagentes são consumidos e os produtos são formados.
A velocidade de uma reação química é a medida da rapidez com que uma reação ocorre. Vários fatores como a temperatura, a concentração dos reagentes e a presença de catalisadores, influem na velocidade das reações. 
A velocidade é uma função da concentração dos reagentes e depende da concentração das várias espécies presentes na mistura reagente e pode ser determinada através da quantidade de reagente que foi consumida ou através da quantidade de produto que foi formada num dado intervalo de tempo (t). 
Considerando a reação genérica aA + bB cC + dD, a velocidade média de consumo dos reagentes (A e B) ou de formação dos produtos (C e D) corresponde à variação da quantidade da espécie em um determinado intervalo de tempo, de acordo com a Equação 1:
 Vm = |Q|/t Equação 1
Onde Vm é a velocidade média, |Q| o módulo da variação da quantidade da espécie considerada (normalmente expressa em mol L-1) e t o intervalo de tempo durante o qual ocorre a variação da quantidade.
A velocidade instantânea é a velocidade da reação num dado instante t. Matematicamente dizemos que, quando um intervalo de tempo tende a zero, a velocidade média tende a ser uma medida da velocidade instantânea. A velocidade instantânea pode ser determinada graficamente através da tangente no ponto, ou seja, através da derivada no ponto, como pode ser visto na Figura 1 abaixo:
Tempo (min)
Tangente no ponto P onde t = 25 min
Ponto P
Concentração (mol L
-1
)
0
4
8
12
16
10
20
30
40
5
0
60
A
B
C
a
Figura 1: Tangente em um ponto P da curva para calcular a velocidade instantânea.
Considerando ainda a reação genérica aA + bB cC + dD à temperatura constante, a velocidade instantânea pode ser calculada através da seguinte equação matemática:
 v = k [A]m[B]n Equação 2
Onde v é a velocidade instantânea da reação, k é a constante de velocidade, que depende da temperatura, [A] é a concentração do reagente A em mol L-1 e 
[B] é a concentração do reagente B em mol L-1. Os coeficientes m e n são obtidos experimentalmente e são denominados ordem da reação em relação aos reagentes A e B. A soma (m + n) é a ordem global da reação. Os coeficientes m e n não são, necessariamente, os mesmos coeficientes estequiométricos a e b da reação e podem assumir até diversos valores, até mesmo o zero. 
3- PRINCÍPIO
Neste experimento será verificada a influência da concentração dos reagentes na velocidade da reação de obtenção de enxofre coloidal S (s) através da seguinte reação de estudo:
S2O32- (aq) + 2H+ (aq) H2S2O3 (aq)
H2S2O3 (aq) H2O (l) + SO2 (aq) + S (s)
Quando o enxofre coloidal S (s) é formado surge uma turvação na solução que é utilizada como indicativo de tempo para a reação. O tempo entre o mistura dos reagentes (tempo inicial) e o necessário para o aparecimento dos primeiros traços de enxofre é dependente das concentrações dos reagentes e da temperatura.
4- MATERIAIS E REAGENTES
Vidrarias e Diversos: Béqueres de 50 mL, piscetes contendo água destilada, buretas de 25 mL, tubos de ensaio, cronômetros. 
Soluções: Solução de ácido sulfúrico (H2SO4) 1,0 mol L-1 e solução de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) 0,1 mol L-1.
5- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
1) Identifique 3 buretas e 3 béqueres para as soluções de H2SO4, Na2S2O3 e 
 também para a água destilada.
2)  Após ambientar cada bureta com a respectiva solução, encha as 
 mesmas, tendo o cuidado de aferí-las, mantendo a região abaixo das 
 torneiras também cheias com cada solução .
3)  Tome 3 tubos de ensaio limpos, numere-os de 1 a 3 e, utilizando as 
 respectivas buretas, coloque em cada tubo os volumes da solução 
 0,1 mol L-1 de Na2S2O3 e de água, conforme descrito na Tabela 1 abaixo:
Tabela 1: Volumes das soluções a serem adicionadas aos tubos de ensaio 1, 2
 e 3.
	TUBOS
	VOLUMES (mL)
	
	Na2S2O3
	H2O
	TOTAL
	1
	8,00
	0,00
	8,00
	2
	5,00
	3,00
	8,00
	3
	2,00
	6,00
	8,00
4) Utilizando a bureta contendo a solução de H2SO4 1,0 mol L-1, adicione a 
 outros três tubos numerados (4, 5 e 6) 6,00 mL da solução. Reserve.
5) Utilizando um cronômetro, que deverá ser acionado para marcar o tempo de 
 reação assim que as soluções forem misturadas, adicione o conteúdo do 
 tubo 1 ao tubo 4 e agite rapidamente. Anote o tempo decorrido ao primeiro 
 sinal de turvação, que corresponde à formação do enxofre coloidal. Repita o 
 procedimento adicionando os conteúdos dos tubos 2 ao 5 e do 3 ao 6. 
 Calcule também o valor de 1/t e registre os resultados na Tabela 2 abaixo:
 
6) Calcule a concentração de Na2S2O3 nos tubos 4, 5 e 6 registrando os 
 resultados na Tabela 2 e, utilizando papel milimetrado, construa dois 
 gráficos: um de t (s) versus concentração de Na2S2O3 e outro de 
 1/t versus concentração de Na2S2O3. Através dos resultados obtidos, 
 consulte a literatura e determine a ordem da reação.
Tabela 2: Tempos de reação (t), valores de 1/t e concentrações de Na2S2O3 
 nos tubos.
	TUBOS
	t (s) 
	1/t (s)
	[Na2S2O3]
	4
	
	
	
	5
	
	
	
	6
	
	
	
6 - TÓPICOS OBRIGATÓRIOS A SEREM DISCUTIDOS
Pesquise outros fatores que podem alterar a velocidade das reações. 
Escreva a equação de velocidade da reação proposta. 
Os coeficientes da equação de velocidade foram iguais aos dos 
coeficientes estequiométricos, considerando a reação balanceada? Por 
que? Justifique sua resposta.
7- BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
MAIA, D. Práticas de Química para Engenharias. 1ª Edição. Campinas, SP, Editora Átomo, 2008. 
GALHIANE, M. S. Cinética Química. Disponível em <http://www2.fc.unesp.br/lvq/exp05.htm>. Acessado em 20 de junho de 2011.
Manual de Laboratório de Química	 Aplicada à Engenharia Profª Angela Costa 2013-1