A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
24 pág.
Cinética Relatório 1 Violeta genciana

Pré-visualização | Página 3 de 4

das reações 
Na maioria dos casos, a velocidade da reação química aumenta com o aumento da temperatura. Van’t Hoff, analisou empiricamente que a cada 10°C de elevação da temperatura, a velocidade de reação duplica.
	
	(Equação 28)
 Mas experimentalmente, observou-se que este quociente na verdade fica entre 2 e 4.
Svante Arrhenius propôs outra equação empírica para melhores resultados:
Equação de Arrhenius          
	
	(Equação 29)
k = constante de velocidade;
Ea = energia de ativação;
R = constante dos gases ;
T= temperatura absoluta;
A= fator de frequência / pré-exponencial;
Tal equação pode ser escrita de várias formas:
	
(Equação 30)
	
(Equação 31)
(Equação 32)
O fator pré-exponencial é dado pela extrapolação em 1/T=0 e não é adimensional, possui as mesmas dimensões da constante de velocidade, variando então com a ordem de reação. É ligeiramente dependente da temperatura mas este efeito pode ser desprezado para pequenos intervalos de temperatura. Ea representa a energia de ativação, obtida pela inclinação da reta e é a energia mínima que os reagentes devem ter para que os produtos sejam formados. Com esse raciocínio, processos com baixa energia de ativação são rápidos, enquanto os com elevada energia de ativação são mais lentos, pois a barreira para a conversão é maior. [1]
O conceito de energia de ativação não é restrito a reações químicas, sendo usado em vários processos físicos e a variação de sua velocidade com a temperatura pode ser descrita pela equação de Arrhenius.   
As leis de velocidade e suas constantes permitem o entendimento dos processos moleculares das mudanças químicas. A primeira auxilia na verificação dos detalhes dos mecanismos de reação. As teorias da colisão e a do complexo ativado fornecem explicações sobre os valores numéricos das constantes de velocidade além de contribuírem para a explicação de como ocorrem as reações químicas.
4. Materiais e Métodos [4]
4.1. Curva Padrão de Violeta Genciana
Materiais
Solução de cristal violeta com Peso Molecular = 408,30; Fórmula química: C25H30CIN3; código de Identificação = CI.42535;
Concentração da solução de estoque de violeta genciana 7,048x10-4 M;
 Pipetador;
Cubetas para utilização no espectofotômetro;
Suporte para as cubetas;
Agitador;
Béqueres;
Água destilada;
Espectrofotômetro FEMTO modelo 435 e comprimento de onda: 595 nm.
Metodologia
Após a diluição da solução estoque de cristal violeta 7,049x10-4 M, retirou-se alíquotas desta, conforme indicado na apostila, para preparação de amostras com diferentes concentrações que foram misturadas em um agitador, colocadas em cubetas e direcionadas ao espectrofotômetro. Cada teste foi feito em duplicata.
4.2. Reação de primeira ordem e Lei de Arrhenius
Materiais
 Solução estoque de Violeta Genciana 7,049x10-5 M;
 Solução de Hidróxido de Sódio 4x10-2 M;
Temperaturas 30°C, 35°C, 40°C e 45°C;
 Cronômetro;
 Proveta Graduada;
 Erlenmeyer 250 mL;
 Água Destilada;
 Pipetador;
 Ponteiros para pipetador;
 Cubetas;
 Espectofotômetro FEMTO modelo 435 e comprimento de onda: 595 nm;
Reator batelada como mostrado na Figura 3, composto por banho termostático, balão de três bocas, agitador mecânico, termômetro, erlenmeyer 250 mL.
	Figura 3 - Módulo experimental para Reação de Primeira Ordem. Constituído por um balão de vidro, acoplado a um misturador, mergulhado em banho para controle de temperatura.
Metodologia
Retirou-se 150 mL das soluções estoque de violeta genciana e de hidróxido de sódio com o auxílio da proveta graduada. A primeira foi colocada em um erlenmeyer e a segunda no balão de vidro do módulo experimental, ambos instrumentos deixados em um banho a 30 ºC, sendo monitorado a temperatura da solução de violeta até que atingisse a temperatura do banho e após isso, misturou-a com a solução alcalina, ligou-se a agitação e imediatamente, tirou-se uma amostra para o tempo zero.
 Continuou-se a coleta com amostras de 4 mL em intervalos de 1 minuto, anotando-se os tempos em que foram feitas as leituras, até obter-se 10 amostras. Todas foram imediatamente colocadas em cubetas para leitura no espectrofotômetro. Tal processo foi repetido para as temperaturas de 35, 40 e 45 ºC, sendo que as duas últimas foram retiradas em intervalos de 30 segundos.
5. Resultados e Discussão
5.1. Curva Padrão de Violeta Genciana
Após a diluição da solução estoque de cristal violeta (, de concentração , na proporção 5:200, atinge-se uma solução de concentração .
 Ao adicionar as alíquotas desta solução em água destilada, até obter-se 4 mL de volume final, obtêm-se a concentração de violeta genciana para essa, por meio da fórmula . Por exemplo, ao diluir 0,2 mL de uma solução de violeta genciana, cuja concentração é igual a ao volume final de 4 mL, a concentração final da solução é de:
Os dados encontram-se na tabela I com suas respectivas concentrações e absorbâncias.
	Tabela I – Dados de concentração e absorbância obtidos experimentalmente.
	N° Tubo
	Solução de Cristal Violeta (mL)
	Água Destilada (mL)
	Concentração (mol/L)
	Absorbância Tubo A
	Absorbância Tubo B
	Absorbância média
	01
	0,00
	4,00
	0,00
	0,000
	0,000
	0,000
	02
	0,20
	3,80
	8,81.
	0,024
	0,022
	0,023
	03
	0,40
	3,60
	1,76.
	0,050
	0,047
	0,049
	04
	0,60
	3,40
	2,64.
	0,077
	0,077
	0,077
	05
	0,80
	3,20
	3,52.
	0,098
	0,102
	0,100
	06
	1,00
	3,00
	4,41.
	0,130
	0,123
	0,127
	07
	1,20
	2,80
	5,29.
	0,163
	0,163
	0,163
	08
	1,40
	2,60
	6,17.
	0,200
	0,185
	0,193
	09
	1,60
	2,40
	7,05.
	0,208
	0,212
	0,210
	10
	1,80
	2,20
	7,93.
	0,227
	0,235
	0,231
	11
	2,00
	2,00
	8,81.
	0,280
	0,260
	0,270
	12
	2,20
	1,80
	9,69.
	0,293
	0,298
	0,296
	13
	2,40
	1,60
	1,06.
	0,354
	0,320
	0,337
	14
	2,60
	1,40
	1,15.
	0,346
	0,369
	0,358
	15
	2,80
	1,20
	1,23.
	0,414
	0,413
	0,414
	16
	3,00
	1,00
	1,32.
	0,387
	0,403
	0,395
	17
	3,20
	0,80
	1,41.
	0,435
	0,422
	0,429
	18
	3,40
	0,60
	1,50.
	0.494
	0,467
	0,481
	19
	3,60
	0,40
	1,59.
	0,509
	0,514
	0,512
	20
	3,80
	0,20
	1,67.
	0,516
	0,523
	0,520
	21
	4,00
	0,00
	1,76.
	0,573
	0,522
	0,548
Mediante os valores de concentração versus absorbância média da tabela I, ajustou-se uma reta da forma aos pontos experimentais. Obtendo,
Figura 4 - Curva de calibração para soluções de cristal violeta (violeta genciana).
Por meio da figura 4, temos que os dados possuem grande precisão já que o coeficiente de correlação linear é de aproximadamente 1 (R2=0,996). E também, a esta figura fornece a relação entre concentração e absorbância, permitindo a transformação de uma unidade na outra, pela Equação 33, que posteriormente será utilizada para reação de primeira ordem e lei de Arrhennius.
	
(Equação 33)
5.2. Reação de 1ª Ordem e Lei de Arrhenius
Para cada temperatura realizou-se a leitura da absorbância em tempos pré-determinados para a reação de descoloração do cristal violeta com o hidróxido de sódio. Os dados obtidos experimentalmente, foram ajustados na reta na forma dada pela equação 34 e a constante de velocidade da reação é dada pela equação 35 .
	
(Equação 34)
	
(Equação 35)
Em que é a concentração em excesso de hidróxido de sódio (4.mol/L), k’ é a constante de pseudo-primeira ordem, e k é a constante de velocidade da reação.
Desta forma, para cada temperatura os conjuntos de dados e suas retas de ajuste foram calculados, conforme as tabelas e figuras abaixo.
Tabela II – Dados experimentais para reação á temperatura de 30°C.
	tempo (s)
	Absorbância
	Concentração
	C/C0
	ln(C/C0)
	0
	0,683
	2,18526.
	1
	0
	40
	0,506
	1,61767.
	0,740263543
	-0,300749017
	80
	0,398
	1,27436.
	0,583162518
	-0,539289369
	120
	0,313
	1,00112.
	0,458125915
	-0,780611209
	160
	0,231
	7,39085.
	0,338213763
	-1,084077149
	200
	0,192
	6,14304.
	0,281112738
	-1,268999488