Cinética Química: Fatores que influenciam a velocidade das reações

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RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA
QUÍMICA GERAL
	CURSO
	Engenharia 
	TURMA
	3045
	DATA
	20/10/2017
	Aluno/
Grupo
	Miquéias Tomaz Ramos
Allan da Silva Vieira
Jéssyca Sampaio de Mattos (Turma 1011)
Rafael Souza dos Reis
Marlon Glycerio Miranda 
	 
	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).
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:
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:
Efeito da concentração
A reação ocorrida nos tubos de ensaio foi:
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:
Efeito do catalisador
A reação ocorrida no tubo de ensaio foi:
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 do experimento 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:
Efeito da área de contato
A reação ocorrida nos tubos de ensaio foi:
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 velocidadede 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:
	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.