Relatório Prática 06-Formação de Enxofre Coloidal e Velocidade da Reação.

Relatório Prática 06-Formação de Enxofre Coloidal e Velocidade da Reação.


DisciplinaFísico-química Experimental192 materiais508 seguidores
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Físico-Química Experimental
Professora: Lizandra Maria Zimmermann
Experimento 6: Formação de Enxofre Coloidal e Velocidade da Reação.
Alunos: Paulo Vitor Pinsegher
	Robson Zandonadi
Data: 30/03/2015
Temperatura: 23 °C
Pressão: 757 mmHg
Objetivos: 
	Essa prática teve o objetivo de estudar o comportamento cinético da reação de formação do enxofre coloidal, estudar alguns fatores que podem influenciar na velocidade da reação, tais como, temperatura e concentração das soluções.
Resultados e Discussão: 
	A velocidade de uma reação química é medida pelo tempo ou rapidez com que um ou mais reagentes são consumidos, ou mais produtos são formados. Quando isso ocorre é de grande interesse saber a velocidade que isso está ocorrendo, o que podemos fazer para que a mesma ocorra de forma mais lerda ou mais rápida. Isso é o que estuda a cinética química.
	A velocidade média de consumo do reagente ou de formação de um produto é a variação da quantidade de espécie em um certo intervalo de tempo, como mostra a equação abaixo:
Onde: Vm é a velocidade média, |\u394Q| o módulo de variação da quantidade da espécie em questão e \u394t o intervalo de tempo no qual ocorreu essa variação da quantidade.
	Outra forma de calcular a velocidade da reação é pela Lei de ação das massas que diz: quando duas substâncias A e B (vale para outras situações também) reagem em um sistema à temperatura constante (aA + bB \u2192 produtos), a velocidade instantânea (v) pode ser calculada por meio de uma equação matemática representada genericamente por:
Onde: v é a velocidade instantânea da reação, [A] a concentração do reagente A em mol por litro, [B] a concentração do reagente [B] em mol por litro. Os coeficientes m e n são obtidos experimentalmente e são denominados ordem da reação em relação aos reagentes A e B, m e n são os coeficientes estequiométricos a e b da reação, a soma de m e n é dita ordem global da reação, m e n podem ser qualquer valor, inclusive zero.
	Neste experimento vamos estudar a reação:
	Nessa reação o enxofre coloidal, S(s), um dos produtos formados, aparece em forma de turvação no meio reacional e isto é utilizado como indicador de tempo para a reação. O tempo entre a mistura dos reagentes e do aparecimento dessa turvação dependem diretamente a concentração dos reagentes e da temperatura.
	Essa prática foi dividida em duas partes, sendo a primeira realizada a temperatura ambiente e utilizando quatro concentrações diferentes do reagente (Na2S2O3) e a segunda utilizando somente uma concentração do reagente porém realizada em quatro temperaturas diferentes.
Parte I \u2013 Influência da concentração dos reagentes na velocidade da reação de obtenção do enxofre coloidal.
	Utilizando uma solução de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) de 0,1 mol L-1, foram preparados quatro tubos de ensaio contendo diferentes concentrações do reagente, como mostra a tabela abaixo:
	Tubo
	A1
	A2
	A3
	A4
	Na2S2O3 0,1 mol L-1 (ml)
	8
	6
	4
	2
	H2O destilada (ml)
	0
	2
	4
	6
Tabela 1: Volumes para cada tubo.
	Foram preparados também mais quatro tubos de ensaio contendo 6 ml de ácido sulfúrico 1 mol L-1, os quatro canecos foram numerados de B1 até B4.
	Com as soluções já preparadas, foi adicionado o conteúdo do tubo A1 ao tudo B1 acionando um cronômetro imediatamente, no primeiro sinal de turvação (formação de enxofre coloidal) o termômetro foi parado e anotado o seu tempo. Repetimos o processo para os demais tubos, A2 com B2, A3 com B3 e A4 com B4, sempre anotando o tempo decorrido.
	Com a primeira parte já concluída obtemos os seguintes resultados:
	Tubos
	Tempo (s)
	A1 e B1
	25,42
	A2 e B2
	38,06
	A3 e B3
	52,56
	A4 e B4
	98,44
Tabela 2: Tempo até o aparecimento da turvação.
	Para podermos efetuar os calculas da ordem e da velocidade da reação, precisamos saber a concentração de Na2S2O3 em cada tudo, para isso utilizaremos a equação:
Para o tubo A1 temos:
Para o tubo A2 temos: 
Para o tubo A3 temos: 
Para o tubo A4 temos:
	Tubos
	Tempo (s)
	[S2O3-2] (mol/L)
	 
	
	A1 e B1
	25,42
	0,0571
	-2,862951
	17,513134
	A2 e B2
	38,06
	0,0429
	-3,148883
	23,310023
	A3 e B3
	52,56
	0,0286
	-3,554348
	34,965035
	A4 e B4
	98,44
	0,0143
	-4,247495
	69,930070
Tabela 3: Dados para preparação dos gráficos.
	Para a determinação da ordem da reação, é necessário plotar 3 gráficos, sendo eles: [S2O3-2] x t (Ordem zero), ln [S2O3-2] x t (1ª Ordem) e 1/[S2O3-2] x t (2ªOrdem), caso a reta de algum dos gráficos dê linear, a ordem corresponde a desse gráfico.
Gráfico 1: [S2O3-2] x t (Ordem zero).
Gráfico 2: ln [S2O3-2] x t (1ª Ordem).
Gráfico 3: 1/[S2O3-2] x t (2ªOrdem).
	Analisando o R2 dos três gráficos, nota-se que o de 2ª Ordem é que o tem melhor linearidade, logo a reação é de ordem 2.
	Por teoria, temos que o coeficiente de velocidade k pode ser obtido através do coeficiente angular da reta do gráfico.
	A equação do gráfico é: , então, k=0,7353 .
Parte II \u2013 Efeito da temperatura na velocidade da reação.
	Como foi feito na parte I, iremos preparar quatro tubos de ensaio contendo a mesma concentração do tiossulfato de sódio e de ácido sulfúrico.
	Nos tubos de A1 até A4 foram colocados 4 ml de tiossulfato de sódio 0,1 mol L-1 e 4 ml de água destilada, nos tubos de B1 até B4 foram colocados 4 ml de ácido sulfúrico 1 mol L-1.
	Agora iremos efetuar o mesmo procedimento da parte I, porém em outras temperaturas, a temperatura ambiente, a -10 °C da temperatura ambiente, a +10°C e a + 20°C da temperatura ambiente. Para o resfriamento utilizamos gelo, e para aquecimento utilizamos uma chapa de aquecimento. Utilizaremos um béquer de 250 ml com água para poder resfriar e aquecer os tubos, deixando o tubo mergulhado por 5 minutos dentro desse béquer para poder atingir a temperatura desejada.
Após realizadas as reações, obtivemos os seguintes resultados: 
	Tubos
	Temperatura (°C)
	Tempo (s)
	A1 e B1
	23°C
	46,63
	A2 e B2
	13°C
	87,03
	A3 e B3
	31°C
	27,84
	A4 e B4
	43°C
	19,43
Tabela 4: Tempo até a turvação para uma dada temperatura.
Gráfico 4: Tempo versus temperatura.
	Observando o gráfico pode-se notar o quanto a variação da temperatura influencia na velocidade da reação, o primeiro teste realizado a 13°C resultou num tempo de 87 segundos, já o último teste resultou em 19 segundos, ou seja, mais de quatro vezes mais rápido. 
	Para a obtenção da constante de velocidade k e da energia de ativação, seria necessário repetir o experimento por pelo menos mais duas vezes, porém como a apostila não pedia para fazer isso não podemos achar o valor dos mesmos, pois desta forma, existiram n valores que se encaixaria, temos apenas 1 ponto do gráfico e é necessário pelo menos 3 pontos.
Conclusão: 
	Com a pratica acima realizada, pudemos ver o quanto variações de temperatura e concentração dos reagentes afetam o tempo dela.
	Nesse experimento em específico, podemos aprender como obter o enxofre coloidal, uma forma bem simples, podemos ver também que elevar um pouco a temperatura, cerca de 30°C, pode aumentar e muito a produção do mesmo, o que numa escala de produção é de extrema importância. O custo de produção nesse caso pode até ter sido diminuído com esse aumento na temperatura.
Fontes de erro: 
	Imprecisão por parte dos alunos na hora de pipetar os reagentes; ponto de turvação pode variar de um tubo para o outro, já que o mesmo é analisado por percepção do aluno; pouca agitação; na segunda parte em específico, os tubos podem ter ficado mergulhando por um tempo insuficiente para atingir a temperatura do banho.