Relatorio Lab 03 PH

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
INSTITUTO DE TECNOLOGIA 
FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INVESTIGAÇÃO DA CINÉTICA QUÍMICA ATRAVÉS DE MEDIDAS 
DE pH 
 
 
 
 
João Frota de Azevedo Júnior-201407540061 
Emerson Rodrigues de Abreu -201407540051 
Jordy Lima de Sousa -201407540049 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BELÉM, PARÁ 
2017 
 
 
 
 
 
Emerson Rodrigues de Abreu -201407540051 
João Frota de Azevedo Júnior-201407540061 
Jordy Lima de Sousa -201407540049 
 
 
 
 
 
 
INVESTIGAÇÃO DA CINÉTICA QUÍMICA ATRAVÉS DE MEDIDAS 
DE pH 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório apresentado à Faculdade de 
Engenharia Química da Universidade Federal 
do Pará como requisito avaliativo referente à 
disciplina Laboratório de Engenharia Química 
01. 
 
 
Prof . Diego Hildebrando 
 
 
 
 
 
 
 
 
BELÉM, PARÁ 
2017 
 
 
Sumário 
1. INTRODUÇÃO. ........................................................................................................................... 3 
2. OBJETIVO. .................................................................................................................................. 4 
3. MATERIAIS E MÉTODOS ......................................................................................................... 5 
3.1. Materiais. ................................................................................................................................. 5 
3.2. Métodos ................................................................................................................................... 5 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................................................ 6 
5. CONCLUSÃO ............................................................................................................................ 10 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................ 11 
 
3 
 
1. INTRODUÇÃO. 
 A cinética química é o estudo das velocidades e mecanismos das reações químicas. A 
velocidade de uma reação é a medida da rapidez com que se formam os produtos e se consomem 
os reagentes. Segundo Russel velocidade de reação para uma determinada transformação 
química é a velocidade com que os reagentes desaparecem e os produtos se formam. 
 De acordo com ATKINS , em todas as reações químicas, existe a chamada Energia de 
Ativação, que é a energia inicial necessária para que uma reação aconteça, geralmente essa 
energia é em forma de calor. A energia também é necessária para romper ligações químicas 
existentes entre os átomos de cada substância, favorecendo, assim, a ocorrência de outras 
ligações químicas e a síntese de uma nova substância a partir de duas substancias iniciais. 
 Neste experimento, iremos investigar a cinética química através das medidas de pH, 
atuando entre acetato de etila e hidróxido de Sódio. A equação 01 representa a hidrólise do 
acetato de etila A Equação 01 representa a hidrólise do acetato de etila em meio aquoso alcalino. 
 Eq .(01) 
A ordem em relação a uma espécie é o expoente da concentração dessa espécie na 
equação. Assim sendo, a expressão de velocidade fornecida pela Equação 2 infere que a reação 
de hidrolise do acetato de etila em meio básico é de primeira ordem em relação a cada um de 
seus componentes e de segunda ordem global. 
 Eq.(02) 
Assim, desenvolveremos esse experimento capaz de demonstrar com rapidez e precisão 
a velocidade de uma reação química, sendo fundamental para o conhecimento acadêmico. 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
 
2. OBJETIVO. 
 
 
Esse trabalho tem por objetivo desenvolver um experimento, relativamente simples e capaz 
de estudar a cinética química da reação de hidrólise do acetato de etila (C4H8O2) com 
hidróxido de sódio (NaOH), em temperatura ambiente (25 ºC) e com baixas concentrações dos 
reagentes (0,02 mol.L-1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
3.1. Materiais. 
✓ Béquer 200 ml; 
✓ Multiparâmetro; 
✓ Proveta graduada. 
✓ 70 ml de Acetato de Etila (0,02 mol L-1) 
✓ 70 ml de Hidróxido de Sódio (0,02 mol L-1) 
 
3.2.Métodos 
 
Os ensaios para investigar a ordem da reação entre o acetato de etila e o hidróxido de sódio 
foram realizados em um béquer de 200 mL contendo solução de acetato de etila (C4H8O2) 0,02 
mol L-1 e solução de hidróxido de sódio (NaOH) 0,02 mol L-1 a temperatura média de 25 ºC. 
A variação do pH foi obtida através de um multiparâmetro em 0, 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50 e 60 
minutos de ensaio. Assim, através da variação do pH foi possível acompanhar a variação da 
concentração do íon OH- e obter a ordem da reação. Foram realizados ensaios com as soluções 
tendo o mesmo volume, primeiro 70 mL de cada, aferidos através de uma proveta graduada. Os 
resultados obtidos estão na tabela abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TEMPO 
(MIN) 
PH 
O 13,4 
2 13,4 
5 13,2 
10 13 
20 12,8 
30 12,7 
40 12,6 
50 12,4 
60 12,3 
6 
 
 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
 
A partir dos resultados obtidos através da aferição de pH, para volumes iguais de Acetato e 
Hidróxido, pode-se obter um gráfico comportamental do pH com o passar do tempo: 
 
 
 
 
 
Através de estudos e de análises da literatura e do gráfico, podemos identificar a reação 
que rege o experimento, como uma reação química de segunda ordem, devido a sua semelhança 
com o gráfico de uma função do primeiro grau, uma reta inclinada. Onde o valor do seu R2 é 
igual a 0,9455. 
Para o experimento onde os valores do volume do Acetato de etila e do Hidróxido de Sódio 
foram diferentes, também foi plotado um gráfico comportamental para análise, onde havia 100 
ml de C4H8O2 para 10 mL de NaOH. As anotações dos pHs foram feitas e seguem na tabela 
abaixo: 
 
 
 
 
 
 
y = -0,018x + 13,301
R² = 0,9455
y = 0,018x + 0,6986
R² = 0,9455
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 10 20 30 40 50 60 70
p
H
 e
 p
O
H
Tempo (min)
Volumes Iguais
pH
pOH
Linear (pH)
Linear (pOH)
7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfico: 
 
 
 
 
 
11,911,811,7 11,6 11,2
10,7 10,6 10,2
9,7
2,12,22,3 2,4
2,8
3,3 3,4
3,8
4,3
y = -0,0353x + 11,895
R² = 0,9903
y = 0,0353x + 2,1045
R² = 0,9903
0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 40 50 60 70
p
H
 e
 p
O
H
Tempo (min)
Volumes Diferentes
pH
pOH
Linear (pH)
Linear (pOH)
TEMPO 
(MIN) 
PH 
O 11,9 
2 11,8 
5 11,7 
10 11,6 
20 11.2 
30 10,7 
40 10,6 
50 10,2 
60 9,7 
8 
 
 
 
Através de estudos e de análises da literatura e do gráfico, podemos identificar a reação 
que rege o experimento, como uma reação química de pseudoprimeira ordem, devido a sua 
semelhança com o gráfico de uma função logarítmica natural, uma reta inclinada. Onde o 
valor do seu R2 é igual a 0,9903. 
Os experimentos em Cinética Química fornecem os valores das concentrações das 
espécies em função do tempo. A lei de velocidade que governa uma reação química corresponde 
a uma equação diferencial que fornece a mudança das concentrações das espécies com o tempo 
. 
✓ Reações de primeira ordem 
Considere a equação A + B ProdutosSuponha que a lei de velocidade seja de 1ª ordem em relação à [A]. Logo, 
 
𝑣(𝑡) = −
𝑑[𝐴]
𝑑𝑡
= 𝑘[𝐴] 
 
Se a [A] é [A]0 em t= 0 e, [A] no tempo t, esta equação pode ser integrada para dar: 
 
∫−
𝑑[𝐴]
𝑑𝑡
= ∫𝑘[𝐴] → 𝑙𝑛
[𝐴]
[𝐴]0
= −𝑘𝑡 → [𝐴] = [𝐴]0𝑒
−𝑘𝑡 
 
Rearranjando a equação, temos: 
 
ln[𝐴] = 𝑙𝑛[𝐴]0 − 𝑘𝑡 
 
✓ Reações de Segunda Ordem 
 
Vamos considerar a eq. A + B P, onde dados experimentais revelam que a lei de 
velocidade é: 
 
−
𝑑[𝐴]
𝑑𝑡
= 𝑘[𝐴]2 
Devemos, então, deduzir uma equação para expressar [A]. Separam-se as variáveis, 
concentração e tempo e integra-se a expressão resultante. Vejamos: 
 
−∫
𝑑[𝐴]
[𝐴]2
[𝐴]
[𝐴]0
= 𝑘∫ 𝑑𝑡
𝑡
0
 
 
 
 
 
Como a integral de 
1
𝑥2
= −
1
𝑥′
 , teremos: 
 
9 
 
 
 
1
[𝐴]
|
[𝐴]
[𝐴]0
=
1
[𝐴]
−
1
[𝐴]0
= 𝑘𝑡 
 
 
Esse resultado prevê que para uma reação de segunda ordem o gráfico 1/[A] xt gerará 
uma linha reta de coeficiente angular k e que intercepta o eixo y em 1/[A]0. 
 
Para o experimento com valores diferentes de volume, temos o valor de k: 
 
ln(5,011. 10−5) = ln(7,9432. 10−3) − 60𝑘 
−9,9011 = 8,9800 − 60𝑘 
−18,8811 = −60𝑘 
𝑘 = 0,3146 
Para o experimento com valores diferentes de volume, temos o valor de k: 
 
1
0,0199
= 60𝑘 +
1
0,2511
 
 
50,2512 = 60𝑘 + 3,9824 
 
46,2688 = 60𝑘 
 
𝑘 = 0,7711 
 
Os resultados obtidos através do experimento podem ter seus valores diferentes do 
obtidos através da análise do gráfico, devido a interferências externas, como a temperatura 
oscilante, o nível do multi parâmetro para medir a temperatura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
 
 
5. CONCLUSÃO 
 
Através de estudos e de análises e do gráfico mostrados anteriormente, podemos 
identificar a reação que rege o experimento como uma reação química de segunda ordem, 
devido a sua semelhança com o gráfico de uma função do primeiro grau, uma reta 
inclinada. E portanto, se adequando ao que era previsto. 
Para o experimento onde os valores do volume do Acetato de etila e do Hidróxido de 
Sódio foram diferentes foram mostrados nesse trabalho, onde havia 100 ml de C4H8O2 
para 10 mL de NaOH. As anotações dos pHs foram feitas e notou-se que existia uma 
diminuição do pH da solução, isso foi definido pois com o passar do tempo a solução foi 
ficando mais homogênea, em outras palavras, a difusividade estava ocorrendo e em 
decorrência disto, o pH da solução também foi diminuindo. 
Diferentemente do que ocorreu quando a solução apresentava quantidades iguais de 
cada substância, a segunda tentativa foi feita com quantidades diferentes. E o resultado 
também se mostrou diferente, pois a primeira se apresentou como uma reação de segunda 
ordem, já a segunda se mostrou uma reação de pseudoprimeira ordem. 
Como foi apresentado na seção de resultados e discussões, os valores já foram 
demonstrados e discutidos, mas trabalhando nesse sentido nós verificamos no decorrer do 
experimento ao longo do tempo que o pH da solução decai. 
A aula experimental se mostrou satisfatória pois foram comprovados os objetivos 
apresentados e assim ficando claro para o entendimento da turma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 RUSSELL, John B. Química Geral. 2ª edição. Volume2. São Paulo: Makron Books, 1994. 
ATKINS, Peter – Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente / 
Peter Atkins, Loreta Jones; tradução Ricardo Bicca de Alencastro. – 3. Ed. – Porto Alegre: 
2006. 968 p.: il.; 28cm. 
Apostila de laboratório de Engenharia Química I – Universidade Federal do Pará, Engenharia 
Química. 2017. 
http://www.ufjf.br/quimicaead/files/2013/03/APOSTILA-DE-CIN%C3%89TICA-
QU%C3%8DMICA_EADQUI047.pdf – acessado em: 08:12/2017 
 
http://www.monitoria.quimica.ufpb.br/Disciplinas/Cinetica_quimica/material/Cinetica_Quimi
ca_Aula_3.pdf – acessado em: 08:12/2017