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Experimento 04: Velocidade das Reações Químicas
Autores: Iranilza Costa da Silva, Gutemberg Matos Bezerra Filho, Samir Montenegro Medeiros e Vandré Vitorino Alves.
Unidade Acadêmica de Engenharia Civil, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Bodocongó, 58.109-970, Campina Grande-PB
Resumo: 
A velocidade de reação é definida pela variação de concentração de um determinado reagente ou produto relacionado com o tempo. Pretendemos demonstrar a ordem de reação do tiossulfato de sódio quando reage com o ácido sulfúrico, para tanto cronometramos várias reações até o surgimento da turbidez. Os tempos registrados para as concentrações de 0,200mol/L, 0,133mol/L, 0,100mol/L e 0,066 mol/L foram respectivamente 24,89s, 32,63s, 49,00 e 78,38s. Plotando estes valores em um gráfico e pela sua linearização obtivemos 0,925 como ordem de reação. Este valor representa um erro de 22,9% que pode ser atribuído principalmente a erro do operador e impureza das vidrarias.
Palavras Chave: Cinética Química, Velocidade de Reação, Ordem de Reação.
INTRODUÇÃO
No presente experimento será estudada a influência da variação da concentração dos reagentes, conforme na reação a baixo:
A velocidade de formação dos produtos, nessa situação é estabelecida pela turvação da reação resultada pela produção de enxofre coloidal.
Cinética química estuda a rapidez ou velocidade de uma reação, assim como os fatores que influenciam nesse processo, tais como concentração dos reagentes, temperatura e estado físico dos reagentes. A velocidade e uma reação diz respeito à variação na concentração de uma substância por unidade de tempo. Ao longo da reação química, as quantidades de reagentes diminuem com o passar do tempo, e a quantidade de produtos aumentam. É capaz descrever a velocidade da reação baseado no aumento da concentração de um produto ou a diminuição (diluição) da concentração de um reagente. Como a massa (m) permanece inalterada se pode calcular a concentração. Conforme a formula [1]:
[1] 
Onde, 
: Concentração Inicial.
: Volume Inicial.
 : Concentração Final
 : Volume Final
A velocidade da reação química homogenia é dada pelas concentrações dos reagentes. Dada a reação do tipo: 
Onde, 
: Reagentes.
: Produtos.
Denomina-se velocidade média do consumo de "A" razão da variação do composto pela variação do tempo, ficando:
Levando em conta a reação balanceada, pode-se definir a velocidade da reação como a formula [2]:
[2] 
A lei da Velocidade ou Lei de Guldberg-Waage foi proposta Maximilian Guldberg (1836-1902) e Peter Waage (1833-1900), na qual a velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações molares dos reagentes, elevada a expoentes experimentalmente determinados, chamada de equação diferencial da velocidade. Conforme a formula [3]:
[3] 
Onde,
k: Constante de Velocidade da reação 
m: Ordem de reação do reagente A.
n: Ordem de reação do reagente B.
Objetivos
Objetivos Gerais
Cronometrar velocidade de reação em variadas concentrações.
Elaborar um gráfico e calcular o valor da ordem de reação.
Objetivos Específicos
Verificar se o valor encontrado e comparar com o valor teórico.
Definir motivos para eventuais divergências
 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Reagentes e Materiais
Oito Tubos de Ensaio (ao menos 4 devidamente numerados).
Três Béqueres de 50mL.
Uma Pipeta de 5mL, precisão 0,1 mL.
Duas Pipetas de 10 mL, precisão 0,1mL.
Dois Pipetadores.
Uma Pisseta.
Água destilada.
Um Suporte para os tubos.
Cronômetro. 
Solução de Ácido Sulfúrico , com molaridade 0,5 mol/L.
Solução de Tiossulfato de Sódio (), com molaridade 0,2 mol/L.
Procedimentos
Inicialmente foram adicionadas em quatro tubos de ensaios limpos e secos 6 mL da solução de Ácido Sulfúrico.
Depois em outros quatro tubos devidamente numerados de 1 a 4, foram adicionados respectivamente 6 mL, 4 mL, 3mL e 2mL da solução de Tiossulfato de Sódio. Em seguida foi acrescentado água destilada até que todos os tubos totalizassem 6 mL. 
Subsequentemente, foi vertido o conteúdo de um tubo com solução de Ácido Sulfúrico em um tubo com Solução de Tiossulfato de Sódio e, imediatamente cronometrado o tempo até o surgimento de uma turvação na solução. O marco para o fim da contagem foi o desaparecimento da numeração do tubo, posicionado no lado oposto ao operador.
Por fim, o procedimento descrito no parágrafo anterior foi repetido para todos os outros tubos de ensaio com solução de tiossulfato de sódio.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Para chegarmos a concentração de tiossulfato de sódio em cada um dos tubos, antes da adição da solução ácida, fizemos uso da fórmula [1] e os valores cálculos encontram-se registrados na Tabela 1. Assim como o tempo registrado para consolidação da turbidez da solução final.
Tabela 1: Volume/Concentração/ Tempo Cronometrado.
	Tubo de Ensaio
	1
	2
	3
	4
	Volume Inicial de (mL)
	6 mL
	4 mL
	3 mL
	2 mL
	Concentração Inicial (mL)
	0,200 mol/L
	0,200 mol/L
	0,200 mol/L
	0,200 mol/L
	Volume Final (mL)
	6 mL
	6 mL
	6 mL
	6 mL
	Concentração de Final 
(mol/L)
	0,200 mol/L
	0,133 mol/L
	0,100
mol/L
	0,066
mol/L
	Tempo Cronometrado (s)
	24,89 s
	32,63 s
	49,00 s
	78,38 s
(Fonte: Elaborada pelos autores,2017)	
	
	Observando a respectiva reação química, podemos calcular a velocidade de reação para cada um dos tubos utilizando a fórmula [2]. Os valores encontrados, estão registrados na Tabela 2.
Tabela 2: Concentração/Tempo/Velocidade de Desparecimento de Tiossulfato de Sódio
	Tubo de Ensaio
	1
	2
	3
	4
	Concentração de
 (mol/L)
	0,200 mol/L
	0,133 mol/L
	0,100
mol/L
	0,066666
mol/L
	Tempo Cronometrado (s)
	24,89 s
	32,63 s
	49,00 s
	78,38 s
	Velocidade de Desaparecimento (mol/L.s)
	0,004017
mol/L.s
	0,002022
mol/L.s
	0,001020
mol/L.s
	0,00085
mol/L.s
(Fonte: Elaborada pelos autores,2017)
 
	Pela observação da tabela dois, podemos averiguar a influência que a concentração do tiossulfato exerce na velocidade da reação. Quanto maior sua concentração, menor foi o tempo e consequentemente maior a velocidade de reação.
A fim de mensurarmos a relação entre a concentração de nesta reação, a tabela 3 mostra os valores dos pontos plotados no gráfico 1. Utilizando a funcionalidade de geração de reta de tendência linear do Microsoft Excel encontramos a equação y = 0,925x - 0,5629. O coeficiente angular desta reta 0,925 é a ordem de reação em relação ao tiossulfato.
Tabela 2: Valores plotados no gráfico 1
	Tubo de Ensaio
	1
	2
	3
	4
	Concentração de
 (mol/L)
	0,200 mol/L
	0,133 mol/L
	0,100
mol/L
	0,066666
mol/L
	Tempo
	24,89 s
	32,63 s
	49,00 s
	78,38 s
	-log[
	0,699
	0,8761
	1
	1,1805
	-log(1/tempo)
	1,39602
	1,51362
	1,6902
	1,89421
(Fonte: Elaborada pelos autores,2017)
Gráfico 1: Linearização da Equação de Velocidade de Reação.
 
(Fonte: Elaborada pelos autores,2017)	
O valor teórico determinado para a ordem de reação para o tiossulfato de sódio para a reação estudada é 1,2. Calculando o erro relativo com a formula [4], chegamos ao valor de 22,9%. Este valor relativamente elevado, pode ser atribuído a erro do operador na medição dos volumes dos reagentes. Também houve erro do operador quando da mistura de uma solução com a outra, onde certa quantidade de ácido não foi jogada no tubo da reação. Outros fatores a serem considerados, são temperatura e limpeza das vidrarias.
CONCLUSÃO 
No experimento, podemos observar e aferir a mudanças na velocidade de uma reação química, baseado na variação na concentração de uma substancia por sua unidade de tempo. Baseado nisso foi utilizado a mistura entre o ácido sulfúrico e o tiossulfato de sódio, nessa mistura pela observação do tempo para surgimento da turbidez obtivemos a os seguintes tempos para as respectivas concentrações de , 0,200 mol/L, 0,133 mol/L, 0,100 mol/L e 0,066 mol/L: 24,89 s, 32,63s, 49,00 e 78,38s.Fica claro a influência da concentração de tiossulfato na reação, quanto maior esta, menor o tempo e consequentemente maior a velocidade de reação.
A fim de mensurarmos a ordem de reação do tiossulfato, plotamos um gráfico e pela sua linearização obtivemos 0,925 como sendo a ordem de reação do tiossulfato. Esse valor apresenta um erro relativo de 22,9%. Alguns fatores podem influenciar nos erros da cinética química são: limpeza dos materiais utilizados, mudanças na temperatura ambiente do local e principalmente erro do operador.
Portanto o experimento é de grande valor na área da cinética química, pois pode-se observa quanto pode-se mudar a velocidade de suas reações através da manipulação de suas concentrações.
REFERÊNCIAS
ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012.
EBBING, Darrell D.; GAMMON, Steven D. General Chemistry. 8. ed. Boston: Houghton Mifflin Company, 2008.
FEITOSA, Patrícia Hermínio Cunha. Guia de Laboratório. 2. ed. Campina Grande: Universidade Federal de Campina Grande, 2017. Apostila.
FORMOSINHO, Sebastião J. Fundamentos de Cinética Química. Fundação Calouste Galbenkin: Lisboa, 1982.
PEREIRA, Fernando Fernandes; BORGUE, Calos Luiz Leal. Determinação da Ordem da Reação Entre o Íon Tiossulfato e Ácido Sulfúrico Empiricamente. ARGUMENTO. Revista das Faculdades de Educação, Ciências e Letras e Psicologia Padre Anchieta. Ano VIII, nº 14, Maio/2006. Jundiaí.