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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ Relatório de Química Experiência: Cinética Química Kaique Vinícius da Silva 31163 Fábien Giovanni de Oliveira 31090 Murilo Antonio Buscariolo 30794 ITAJUBÁ 2014 Sumário 1.INTRODUÇÃO ....................................................................................1 2.OBJETIVOS.........................................................................................2 3.MATERIAIS..........................................................................................3 4.METODOLOGIA DO EXPERIMENTO ................................................4 5.RESULTADOS E DISCUSSÃO ..........................................................6 6.CONCLUSÃO .....................................................................................8 7.BIBLIOGRAFIA ..................................................................................9 1 - Introdução A cinética química é a ciência que tem por objetivo analisar a velocidade com a qual ocorrem os processos químicos, valendo-se, para tanto, de expressões matemáticas empíricas que fornecem a taxa de ocorrência do processo em função da concentração dos reagentes da reação. A teoria que sustenta a cinética química é a lei da ação das massas, proposta em 1864 por Peter Waage e Cato Guldberg, a qual afirma que a velocidade de uma reação química depende das concentrações dos reagentes elevados aos respectivos coeficientes estequiométricos. A referida lei mostra-se falha para muitas reações, demonstrando que a velocidade da reação deve ser obtida experimentalmente, com a expressão matemática da velocidade a determinar. A cinética química também tem como objetivo analisar os fatores que influem na velocidade de ocorrência de uma reação, justificando como ocorre a influência destes fatores nas etapas da reação. O presente relatório descreverá a experiência realizada no LDQ da Unifei. A experiência consistia em determinar o tempo gasto para a turvação de uma solução em que ocorreu o processo químico. Para tanto, o experimento foi realizado com diferentes concentrações das substâncias participantes, com o propósito de verificar a influência da concentração dos reagentes na velocidade das reações. 2 - Objetivos Observar que o tempo de uma reação pode variar de acordo com alguns fatores, como: Temperatura: quando se aumenta a temperatura de um sistema, ocorre também um aumento na velocidade da reação. Aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas. No nosso dia a dia podemos observar esse fator quando estamos cozinhando e aumentamos a chama do fogão para que o alimento atinja o grau de cozimento mais rápido; Estado físico; Superfície de contato: um aumento da superfície de contato aumenta a velocidade da reação. Um exemplo é quando dissolvemos um comprimido de sonrisal triturado e ele se dissolve mais rapidamente do que se estivesse inteiro, isto acontece porque aumentamos a superfície de contato que reage com a água; Concentração dos reagentes: quanto maior a concentração dos reagentes maior será a velocidade da reação. Para que aconteça uma reação entre duas ou mais substâncias é necessário que as moléculas se choquem, de modo que haja quebra das ligações com consequente formação de outras novas. O número de colisões irá depender das concentrações de A e B, onde A e B são as substâncias reagindo; Pressão: quando se aumenta a pressão de um sistema gasoso, aumenta-se a velocidade da reação. Um aumento na pressão de P1 para P 2 reduziu o volume de V1 para V1/2, acelerando a reação devido à aproximação das moléculas. A figura ao lado exemplifica, pois com a diminuição do volume no segundo recipiente, haverá um aumento da pressão intensificando as colisões das moléculas e em consequência ocorrerá um aumento na velocidade da reação; Presença de um catalisador: os catalisadores são substâncias que aceleram o mecanismo sem sofrerem alteração permanente, isto é, durante a reação eles não são consumidos. Os catalisadores permitem que a reação tome um caminho alternativo, que exige menor energia de ativação, fazendo com que a reação se processe mais rapidamente. É importante lembrar que um catalisador acelera a reação, mas não aumenta o rendimento, ou seja, ele produz a mesma quantidade de produto, mas num período de menor tempo; 3 - Materiais Tubos de ensaio grandes (8); Pipeta graduada 10ml (2); Pipeta volumétrica 10ml (1); Pipeta volumétrica 3ml (1); Pipeta graduada 2ml (2); Pipeta graduada 5ml (1); Béquer 50ml (2); Béquer 25ml (2); Béquer 250ml (1); Estante para tubos de ensaio; Cronômetro; Pinça de madeira; 4 – Metodologia do experimento Procedimento 1: Efeito da concentração Primeiramente foi preparado 5 béqueres com as seguintes proporções de Tiossulfato(sempre a 0,15mol/L) e água: Béquer Tiossulfato(ml) Água(ml) Molaridade(mol/L) A 25 0 0,15 B 20 5 0,12 C 15 10 0,09 D 10 15 0,06 E 5 20 0,03 Foi colocado para reagir as soluções acima com uma solução de HCl em uma concentração de 2 mol/L.Com isso foi obtido os seguintes tempos: A B C D E 00:29:00 00:38:75 00:50:97 1:21:54 3:32:84 Procedimento 2: Efeitos da temperatura e adição do catalisador Foram usados 5 tubos com as seguintes concentrações em ml: Tubos HCl(0,5mol/L) Água Molaridade(Mol/L) A 5 0 0,5 B 2,5 2,5 0,25 C 1,5 3,5 0,15 D 1 4 0,1 E 0,5 4,5 0,05 2 - Tempos obtidos para a reação completar-se: Tempo(s) 58,87 85,51 140,75 227,03 600 5 - Resultados e discussão Experimento 1 Monta-se uma tabela com os valores de Log da concentração e Log de t(s)-1 . Concentração Log C Tempo(s) Log t 0,15 -0,824 29 -1,462 0,12 -0,921 38,75 -1,588 0,09 -1,046 50,97 -1,707 0,06 -1,222 81,54 -1,1911 0,03 -1,523 212,84 -2,328 A partir dessa tabela obteve-se o seguinte gráfico: A partir do gráfico e da fórmula: m=(yb-ya)/(xb-xa) Onde m é o coeficiente angular da reta. Conclui-se que a ordem parcial da reação em relação ao tiossulfato é de 1,3. Experimento 2 Com esses valores e os tempos obtidos durante as reações com 20ml de tiossulfato montou-se a seguinte tabela: Concentração Log C Tempo(s) Log t 0,5 -0,301 58,87 -1,770 0,25 -0,602 85,51 -1,934 0,15 -0,824 140,75 -2,148 0,1 -1 227,03 -2,356 0,05 -1,301 600 -2,778 A partir dessa tabela obteve-se o gráfico: Utilizando a mesma fórmula utilizada para o tiossulfato, obtem-se m=0,54. Somando-se as duas ordens parciais obtém-se a ordem total da reação: 0,54+1.3=1.84 6 – Conclusão O objetivo do experimento era verificar que certos fatores influem na reação, como: Temperatura; Superfície de contato; Pressão; Presença de catalisador; Concentração; E realmente foi concluído, analisando gráficos, que esses fatorem exercem forte influência. Possíveis erros laboratoriais como medidas imprecisas e leitura incorreta do tempo de turvação, podem gerar imprecisões no resultado encontrado. 7 - Bibliografia COTTON, F. A.; LYNCH, L.D.; MACEDO, H. “Curso de Química.” Rio de Janeiro: Fórum Editora, 1968, p.337-341. CLELLAN, A. L. Mc. “Guia do Professor para Química: uma Ciência Experimental” Lisboa: Fundação Calouste Gulbekian, s.d. p. 315-323. Brown, T. L.; LeMay Jr, H. E.; Bursten, B. E.; Burdge, J. R. “Química A Ciência Central”, 9ª ed., Pearson: São Paulo, 2007, 972 pp. ATIKINS, P. “Princípios de Química”, 3ª ed., Bookman: Porto Alegre, 2006, 968pp. KOTS, J.C. “Química Geral 1”, 5ªed., Cenage: São Paulo, 2005, 671pp. http://www.brasilescola.com/quimica/cinetica-quimica.htm
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