Influência da concentração dos reagentes e da temperatura sobre a velocidade de uma reação

Prévia do material em texto

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA.
LICENCIATURA EM QUÍMICA
QUIMICA GERAL EXPERIMENTAL II
TURMA: 2014.1
Professor: Alessandro Santana
Entrega: 18/03/2014
Influência da Concentração dos Reagentes e da Temperatura Sobre a Velocidade de uma Reação.
Graduandas: Íngrede Silva e Regina Morais.
Objetivos
Tornar apto o graduando em Licenciatura em Química em identificar as mudanças na velocidade de uma reação, conforme a alteração da temperatura ou da concentração. 
Objetivos Específicos
Verificar experimentalmente a influência da concentração dos reagentes e temperatura sobre a velocidade de uma reação;
Interpretar qualitativamente os dados obtidos sob a luz dos modelos de representação teóricos de Cinética Química.
Fundamentação Teórica
Segundo Peter Atkins e Loretta Jones (Atkins; Jones, 2006, p. 577), a Cinética Química é o estudo das velocidades das reações químicas. A velocidade de uma reação química é “a variação da concentração de um dos reagentes ou dos produtos dividida pelo tempo que a mudança leva a ocorrer.” (Atkins; Jones, 2006, p. 578). A equação que relaciona a variação da concentração com o tempo é chamada de lei de velocidade, que é encontrada experimentalmente. Sendo a reação,
 (1)
A lei de velocidade é expressa da seguinte forma:
 (2)
Onde K é a constante de velocidade a uma certa temperatura, [A] e [B] são as concentrações dos reagentes, x e y são as ordens de reação relacionados à A e B.
John C. Kotz, Paul M. Treichel e Gabriela C. Weaver ( Kotz; Treichel; Weaver, 2011, p. 635), afirmam que, para que qualquer reação química ocorra, três circunstâncias da Teoria das Colisões de velocidades precisam ser satisfeitas. A primeira delas é que “as moléculas que reagem devem colidir uma com as outras.” Segundo, “as moléculas que reagem devem colidir com energia suficiente e colidir com uma orientação que possa levar ao rearranjo dos átomos.” (Figura 1).
Figura 1 – Moléculas com energia suficiente para que a reação ocorra.
Fonte: http://www.eebfmazzola.pro.br
Existem alguns fatores que alteram a velocidade das reações químicas. Entre eles estão a concentração dos reagentes e a temperatura. Segundo Theodore L. Brown, Julia R. Burdge e Bruce E. Bursten:
a maioria das reações químicas prossegue mais rapidamente se a concentração de um ou mais dos reagentes é aumentada (...). À medida que a concentração aumenta, a frequência com qual as moléculas se chocam também o faz, levando a um aumento das velocidades (...). As velocidades de reações químicas aumentam conforme a temperatura aumenta. O aumento da temperatura faz aumentar as energias cinéticas das moléculas. Á proporção que as moléculas movem-se mais velozmente, elas se chocam com mais frequência e também com energia mais alta, ocasionando aumento de suas velocidades. (Brown; Burdge, Bursten, 2005, p. 484)
Procedimentos Experimentais
Materiais e Reagentes:
16 tubos de ensaio;
Suportes para tubo de ensaio;
3 Béckeres de 250 mL;
1 Bécker de 500 mL;
3 pipetas graduadas 10 mL;
1 pissete;
Ácido Sulfúrico 0,2 molL-1 (H2SO4);
Tiossulfato de Sódio 0,1 molL-1 (Na2S2O3);
Água destilada;
Termômetro e cronômetro.
 Procedimentos Realizados
Primeiramente foram feitas soluções de ácido sulfúríco a 0,2 molL-1 e de tiossulfato de sódio 0,1 molL-1. Com as soluções prontas, 4 dos 16 tubos de ensaio foram separados e nomeados de 1b a 4b com 6,0 mL de ácido sulfúrico, medidos com a pipeta. Outros quatro tubos foram separados e nomeados de 1a a 4a. No tubo 1a foram acrescentados com outra pipeta 2,0 mol de tiossulfato de sódio e 4,0 mL de água. No tubo 2a, 3,0 mL de tiossulfato de sódio e a mesma quantidade água. No tubo 3a, 4,0 mL de tiossulfato de sódio e 2,0 mL de água e no último tubo, apenas 6,0 mL de tiossulfato de sódio.
Em um papel branco, foi desenhado um círculo preenchido com caneta esferográfica azul. O tubo 1a foi colocado sobre o círculo e verteu-se o tubo 1b contendo o ácido sulfúrico. Imediatamente foi cronometrado o tempo que a reação começava a turvar até não ser possível visualizar com clareza o círculo que foi desenhado. O procedimento foi realizado com os tubos 2a, 3a e 4a.
Na etapa I.II do experimento foi feito o inverso: em quatro tubos nomeados de 1a a 4a foram adicionados 6,0 mL de tiossulfato de sódio. E nos tubos numerados de 1b a 4b, foram adicionados 2,0 mL de ácido sulfúrico e 4,0 mL de água no 1b, 3,0 mL de ácido sulfúrico e a mesma quantidade de água no tubo 2b, 4,0 mL de ácido sulfúrico e 2,0 mL de água no tubo 3b, e no último tubo apenas 6,0 mL do ácido. O tubo 1a foi colocado sobre o círculo desenhado e verteu-se o tubo 1b. O tempo que a mistura começava a turvar foi cronometrado e o mesmo procedimento foi feito com o restante dos tubos.
Na última etapa do experimento (etapa II), o procedimento realizado na primeira etapa do experimento foi feito novamente com os tubos de ensaio 1a a 4a com o tiossulfato de sódio e água e outros quatro tubos de ensaio com o ácido sulfúrico. Os tubos que continham o tiossulfato de sódio com água foram colocados em um bécker de 500 mL com água aquecida à 50º C. Depois, verteu-se os tubos com ácido em todo os tubos ‘a’, observando a turvação através do círculo desenhado como nos procedimentos anteriores.
Resultados e Discussão 
I - Influência da concentração na velocidade das reações:
I.I Variando a concentração do tiossulfato de sódio
Após adicionar 6 mL de uma solução 0,2 molL-1 de H2SO4 em cada um dos tubos contendo uma quantidade diferente da solução 0,1 molL-1 de Na2S2O3 e H2O, utilizando um cronômetro marcou-se o tempo gasto para aparecer uma turvação no tubo de ensaio, como mostra a tabela I:
Tabela 1 – Dados obtidos no experimento I
	Tubo
	Na2S2O3
	H2O
	Tempo da reação com H2SO4
	1.a
	2,0 mL
	4,0 mL
	22,2 s
	2.a
	3,0 mL
	3,0 mL
	19,2 s
	3.a
	4,0 mL
	2,0 mL
	15,2 s
	4.a
	6,0 mL
	0,0 mL
	9,1 s
 	A velocidade da reação aumenta de acordo com o aumento da concentração. Mantendo fixa a concentração do ácido sulfúrico, aumentando a concentração do tiossulfato de sódio e adicionando água à solução, constata-se que, com o aumento da concentração de um dos reagentes, influi no tempo da reação, isto é, na sua velocidade.O aumento da concentração de um dos reagentes promoveu o aumento do número de colisões entre as moléculas. Isso faz com que a probabilidade de colisões efetivas acontecerem para a formação do complexo ativado seja maior. Logo, quanto maior a concentração dos reagentes, maior será a velocidade da reação. A turvação na solução foi causada pelo enxofre, que é insolúvel em água, permitindo assim observar quando a reação é formada, sendo possível medir o tempo de reação.
I.II – Variação da concentração de ácido sulfúrico
Após adicionar 6 mL de uma solução 0,1 molL-1 de Na2S2O3 em cada um dos tubos contendo uma quantidade diferente de solução 0,2 molL-1 de H2SO4 e H2O, utilizando um cronômetro marcou-se o tempo gasto para aparecer uma turvação no tubo de ensaio, como mostra a Tabela 2: 
Tabela 2 – Dados da segunda parte do experimento I
	Tubo
	H2SO4
	H2O
	Tempo da reação com Na2S2O3
	1b
	2,0 mL
	4,0 mL
	38,9 s
	2b
	3,0 mL
	3,0 mL
	39,9 s
	3b
	4,0 mL
	2,0 mL
	40,9 s
	4b
	6,0 mL
	0,0 mL
	1:09 min
	II – Influência da temperatura na velocidade da reação
Após adicionar 6 mL de uma solução 0,2 molL-1 de H2SO4 em cada um dos tubos contendo uma quantidade diferente da solução 0,1 molL-1 de Na2S2O3 e H2O aquecido à 50ºC, comprovou-se que um aumento na temperatura provoca um aumento na energia cinética média das moléculas e, com isso aumenta também o número de colisões.
Dessa maneira, aumenta-se a quantidade de moléculas com energia suficiente para reagir e, consequentemente,há um aumento na velocidade da reação. Quanto maior a temperatura, maior será a velocidade da reação.
 
Conclusão
Com o experimento pode-se concluir que a velocidade de uma reação depende da concentração dos reagentes, pois ela está relacionada com o número de choques entre as moléculas. Em outras palavras, a velocidade de uma reação química é o aumento ou decréscimo da concentração molar do produto por unidade de tempo. E geralmente quanto mais concentrado um reagente mais rápido é a sua velocidade.
Analisando os resultados obtidos com o experimento, conclui-se também que a velocidade de uma reação muda de acordo com o aumento ou decréscimo da mudança de temperatura. Um aumento na temperatura provoca um aumento na energia cinética média das moléculas e um aumento no número de colisões, aumentando a velocidade da reação. 
Referências
ATKINS, P; JONES, L. Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente. 3º Ed. Porto Alegre. Bookman. 2006, p. 577.
BROWN, T.L; BURDGE, J.R; BURSTEN, B. E. Química – A Ciência Central. 9º Ed. Pearson. 2005, p. 484.
KOTZ, J.C; TREICHEL, P.M; WEAVER, G.C. 	Química Geral e Reações Químicas. Vol 2. 6º Ed. São Paulo. Cengage Learning. 2011, p. 635.
Vitória da Conquista – 2014