Relatório Química Geral Cinética Química

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RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA 
QUÍMICA GERAL 
 
CURSO Engenharia 
TURMA 3147 DATA 10/05/2017 
Aluno/ 
Grupo 
Eduardo de Almeida Xavier 
Eric Machado de Souza Borges 
Luana Albuquerque Castro* (Turma 3139) 
Murilo Joaquim Vasconcelos Ramos 
TÍTULO Cinética Química: Fatores que influenciam a velocidade das reações 
OBJETIVOS 
Verificar a influência de catalisador, concentração, área de contato e 
temperatura na velocidade das reações 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
A cinética química é o ramo da química que estuda a velocidade das reações e os fatores que 
influem nessa velocidade. A velocidade de uma reação química é medida pela rapidez com 
que ela ocorre. E pode ser definida como a relação entre a razão da variação na concentração 
dos reagentes e o tempo de reação decorrido. (SANTOS et al., 2015). 
 
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 = 
∆ 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜
∆ 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜
 
 
As reações químicas resultam do choque eficaz entre os reagentes para se formarem os 
produtos da reação. Desta forma, ao se aumentar a concentração, aumenta a probabilidade 
dos choques eficazes, traduzindo-se por uma maior velocidade (BROWN et al., 2004). 
 
A temperatura está diretamente relacionada à energia cinética das moléculas de um sistema 
que, por sua vez, controla o número de colisões efetivas entre elas. Um exemplo prático da 
modulação deste fator na velocidade das reações é a refrigeração de alimentos perecíveis. 
Estes demoram muito mais para estragar do que se estivessem à temperatura ambiente. Isso 
ocorre porque as reações químicas feitas por microrganismos decompositores são retardadas 
pelas baixas temperaturas (BROWN et al., 2004). 
 
Se numa reação atuam reagentes em fases distintas, a superfície de contato entre eles 
também vai controlar a velocidade das reações. Considerando, por exemplo, uma reação entre 
uma substância sólida e uma líquida, quanto mais reduzida a pó estiver a substância sólida, 
maior será a superfície de contato entre as partículas de ambas as substâncias e portanto, 
maior é a possibilidade de essas partículas colidirem umas com as outras (BROWN et al., 
2004). 
 
Os catalisadores são substancias capazes de aumentar a velocidade de uma reação química, 
sendo completamente regenerados no final. A ação do catalisador é abaixar a energia de 
ativação, possibilitando um novo caminho para a reação. O abaixamento da energia de 
ativação é que determina o aumento da velocidade da reação (BROWN et al., 2004). 
 
 
 
REAGENTES, MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 
 
 
Oito tubos de ensaio; 
Estante para tubos de ensaio; 
Bico de Bunsen; 
Pinça de madeira; 
Banho maria; 
Pipeta pasteur; 
Beckers; 
Quatro pregos de ferro; 
Solução de permanganato de potássio (KMnO4) 0,005M; 
Solução de ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado; 
Solução de ácido clorídrico (HCl) 6,0 M e 0,6 M; 
Solução de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) 0,5%; 
Peróxido de hidrogênio (H2O2); 
Dióxido de manganês (MnO2); 
Pó de Ferro. 
 
 
PROCEDIMENTOS 
 
 
 
Nesta prática foram realizados quatro experimentos a fim de testar o efeito de quatro fatores isolados 
sobre a velocidade de reação. Em cada experimento um determinado fator foi modulado: 
 
Efeito da temperatura 
 
Três tubos de ensaio foram enumerados e preparados em uma estante, cada um contendo 
cerca de 5,0 mL de permanganato de potássio (KMnO4) 0,005M, 10 gotas de ácido sulfúrico 
(H2SO4) concentrado e um pequeno prego de ferro (Fe). O 1º tubo foi deixado à temperatura 
ambiente do laboratório; o 2º foi levado para aquecimento em banho maria à temperatura de 
~45ºC e; o 3º tubo foi levado a aquecimento direto sobre a chama de um bico de Bunsen com 
o auxílio de uma pinça de madeira. Observou-se então as reações nos tubos e a diferença 
das velocidades entre os tubos. 
 
Efeito da concentração 
 
Dois tubos de ensaio foram rotulados e preparados em uma estante, cada um contendo cerca 
de 5,0 mL de solução de 0,5% de tiossulfato de sódio (Na2S2O3). À um deles foi adicionado 
1,0 mL de ácido clorídrico (HCl) na concentração 6,0 M enquanto que ao outro tubo também 
foi adicionado 1,0 mL de ácido clorídrico (HCl), porém na concentração 0,6 M. Observou-se 
então as reações nos tubos e a diferença das velocidades entre os eles. 
 
Efeito do catalisador 
 
Em um tubo de ensaio foi rotulado e posto em uma estante contendo cerca de 5,0 mL de 
peróxido de hidrogênio (H2O2) e em seguida adicionado uma pequena quantidade de dióxido 
de manganês (MnO2). Observou-se então a reação no tubo. 
 
 
Efeito da área de contato 
 
Dois tubos de ensaio foram rotulados e preparados em uma estante, cada um contendo cerca 
de 5,0 mL de solução de ácido clorídrico (HCl) 6,0 M. A um dos tubos foi adicionado cerca de 
0,5 g de ferro (Fe) em pó e ao outro tubo foi adicionado também ferro (Fe) mas na forma de 
um prego. Observou-se então as reações nos tubos e a diferença das velocidades entre os 
eles. 
 
 
RESULTADOS e DISCUSSÃO 
 
Efeito da temperatura 
 
As reações ocorridas nos três tubos de ensaio foram: 
 
𝐻2𝑆𝑂4(𝑎𝑞) + 𝐹𝑒(𝑠) → 𝐻2(𝑔) + 𝐹𝑒𝑆𝑂4(𝑎𝑞) 
 
2𝐾𝑀𝑛𝑂4(𝑎𝑞) + 5𝐻2(𝑔) + 3𝐻2𝑆𝑂4(𝑎𝑞) → 2𝑀𝑛𝑆𝑂4(𝑎𝑞) +𝐾2𝑆𝑂4(𝑎𝑞) + 8𝐻2𝑂(𝑙) 
 
A solução de permanganato de potássio (KMnO4) dava à mistura de reagentes nos três tubos 
uma coloração púrpura. Antes de levar qualquer tubo aos tratamentos de aquecimento já era 
possível notar a reação ocorrendo com a formação de pequenas bolhas e leve aquecimento 
da parede do tubo por se tratar de uma reação espontânea e exotérmica. 
 
A formação de bolhas na reação está relacionada a formação do gás hidrogênio (H2). 
Conforme as reações se deram, houve a mudança na coloração do conteúdo dos tubos de 
púrpura para um cristalino translúcido, esta mudança está relacionada a extinção do reagente 
permanganato de potássio (KMnO4) e formação dos outros dois sais (MnSO4 e K2SO4) 
incolores em solução aquosa. 
 
Sob os tratamentos de aquecimento foi observada uma influência na velocidade de reação no 
que o 3º tubo, que foi aquecido diretamente sobre a chama do bico de Bunsen, teve uma 
velocidade mais rápida que os demais tubos na mudança de coloração do conteúdo. Em 
seguida, alguns minutos depois, esse mesmo fenômeno ocorreu no 2º tubo, que foi colocado 
em banho maria. Por último, depois de mais alguns minutos seguido ao término da reação no 
2ºo tubo, o 1º tubo, deixado à temperatura ambiente, também extinguiu a concentração do 
permanganato de potássio. 
 
Em relação à temperatura tivemos a seguinte relação entre as velocidades de reação: 
 
3º 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑐ℎ𝑎𝑚𝑎) > 2º 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑏𝑎𝑛ℎ𝑜 𝑚𝑎𝑟𝑖𝑎) > 1º 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒) 
 
Efeito da concentração 
 
A reação ocorrida nos tubos de ensaio foi: 
 
𝑁𝑎2𝑆2𝑂3(𝑎𝑞) + 2𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) → 2𝑁𝑎𝐶𝑙(𝑎𝑞) + 𝐻2𝑂(𝑙) + 𝑆𝑂2(𝑔) + 𝑆(𝑠) 
 
A solução de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) apresentava uma coloração cristalina e ao reagir 
com o ácido clorídrico (HCl) apresentou uma coloração levemente amarelada e opaca pela 
formação do gás de dióxido de enxofre (SO2) e enxofre (S). 
 
Sob os tratamentos de concentração foi observada uma influência na velocidade de reação, 
no que o tubo com a concentração de 6,0 M do reagente ácido clorídrico (HCl) teve uma 
velocidade mais rápida que o tubo contendo 0,6 M deste reagente. 
 
Em relação à concentração de reagentes tivemos a seguinte relação entre as velocidades de 
reação: 
 
𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝐻𝐶𝑙 6,0 𝑀 > 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝐻𝐶𝑙 0,6 𝑀 
 
Efeito do catalisador 
 
A reação ocorrida no tubo de ensaio foi: 
 
2𝐻2𝑂2(𝑙) 
 𝑀𝑛𝑂2 
→ 2𝐻2𝑂(𝑙) + 𝑂2(𝑔) 
 
O peróxido de hidrogênio é uma substância incolor que lentamente se decompõe de forma 
espontânea sob a presença de luz, formando água (H2O) e o gás oxigênio (O2) (SANTOS et 
al., 2015). Tal fato pode ser verificado antes doexperimento pela formação de bolhas de gás 
oxigênio (O2) no reagente antes mesmo de submetê-lo ao catalisador. 
 
Sob o tratamento com o catalisador foi observada uma influência na velocidade de reação, no 
que a adição de dióxido de manganês (MnO2) provocou uma efervescência bem acentuada e 
a formação de um precipitado do próprio dióxido de manganês que não foi consumido na 
reação. 
 
Em relação à presença de um catalisador, tivemos a seguinte relação entre as velocidades de 
reação: 
 
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛ç𝑎 𝑑𝑒 MnO2 > 𝑎𝑢𝑠ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟 
 
 
Efeito da área de contato 
 
A reação ocorrida nos tubos de ensaio foi: 
 
𝐹𝑒(𝑠) + 2𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) → 𝐹𝑒𝐶𝑙2(𝑎𝑞) + 𝐻2(𝑔)
 
 
A solução de ácido clorídrico (HCl) é cristalina e na presença de ferro (Fe) reage formando 
bolhas do gás hidrogênio (H2). 
 
Sob os tratamentos com superfícies de contato foi observada uma influência na velocidade de 
reação. O tubo contendo o pó de ferro (Fe) mostrou uma intensidade de reação maior pela 
formação de bolhas junto a praticamente toda a massa de ferro (Fe) pulverizada em meio a 
solução do ácido clorídrico (HCl), enquanto que no tubo com o prego de ferro (Fe) observou-
se a formação de bolhas do gás hidrogênio apenas na superfície do objeto, uma área menor. 
 
Em relação à área de contato, tivemos a seguinte relação entre as velocidades de reação: 
 
𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝐹𝑒 𝑒𝑚 𝑝ó > 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝑝𝑟𝑒𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝐹𝑒 
 
CONCLUSÃO 
 
As atividades realizadas nesta prática demonstram que os fatores: temperatura, concentração 
de reagentes, presença de catalisadores e a área se contato entre os reagentes exercem 
influência sobre as velocidades de reação das reações químicas. 
 
O experimento modulando a temperatura da reação demonstrou que quanto maior a 
temperatura maior a velocidade da reação; o experimento modulando a concentração de um 
reagente mostrou que quanto maior a concentração maior a velocidade; o experimento onde 
foi adicionado um catalisador à uma reação demonstrou que sua presença acelera a 
velocidade de reação e, o experimento modulando a área de contato entre os reagentes 
demonstrou que quanto maior essa área, maior é o contato entre os reagentes e mais rápida 
se dá a reação. 
 
REFERÊNCIAS 
 
BROWN, T.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Preparing for the Chemistry AP* Exam with 
"Chemistry: the central science". Upper Saddle River: Pearson/Prentice Hall. 2004. 270p. 
 
SANTOS, C. M., CARVALHO, M. A. LIMA, N. S. Química Geral.1. ed. Rio de Janeiro: Lexikon. 
2015. 216p.