Relatório Cinética [] e temperatura

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
 
 
 
ALICE GUERRA MACIEIRA MACÊDO (201512528) 
ANDREZA BISPO DOS SANTOS (201512528) 
JUCICLÉSIO OLIVEIRA SILVA (201611128) 
LAIS BRAZ SILVA (201511412) 
STÉFANY SARAIVA VIANA (201610833) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CINÉTICA QUÍMICA – INFLUÊNCIA DA CONCENTRAÇÃO E TEMPERATURA 
NA VELOCIDADE DE REAÇÃO. 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado a Universidade 
Estadual de Santa Cruz sob a orientação 
do docente Fernando C. Rangel, da 
disciplina de Físico-Química II (P04) do 
curso de Engenharia Química. 
 
 
 
 
 
ILHÉUS-BAHIA 
OUTUBRO DE 2017 
Sumário 
 
1. RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................ 3 
1.1 INFLUÊNCIA DA CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES ............................... 3 
1.2 INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA .......................................................................... 5 
 2. CONCLUSÃO .......................................................................................................................... 7 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................ 8 
APÊNDICE ............................................................................................................................... 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
1.1 INFLUÊNCIA DA CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES. 
 
 Os dados dispostos na Tabela 1 são referentes aos dados necessários para 
verificação da influência da concentração na taxa de reação do ácido sulfúrico 
(mantendo-se constante a concentração de 0,3 mol/L em todos os tubos) com 
tiossulfato de sódio. Os valores de volumes foram aferidos em buretas que possuem 
uma incerteza 2 × 10−2 𝑚𝐿 [1]. 
Tabela 1. Dados de concentração, tempo e velocidade. 
N° do tubo 
de ensaio 
Volume(mL) [Na2S2O3] 
(𝑚𝑜𝑙𝐿−1) 
Tempo de 
reação (𝑠) 
Velocidade 
média 
(𝑚𝑜𝑙𝐿−1𝑠−1) Na2S2O3 H2O Total 
1 6,00 0,00 6,00 0,30 12,77 0,0171 
2 4,00 2,00 6,00 0,20 14,80 0,0149 
3 3,00 3,00 6,00 0,15 18,94 0,0113 
4 2,00 4,00 6,00 0,10 27,71 0,0063 
 
A equação que descreve a reação é dada por: 
𝐻2𝑆𝑂4(𝑎𝑞) + 𝑁𝑎2𝑆2𝑂3(𝑎𝑞) → 𝑁𝑎2𝑆𝑂4(𝑎𝑞) + 𝐻2𝑂(𝑙) + 𝑆𝑂2(𝑔) + 𝑆(𝑠) 
O método adotado para acompanhar as mudanças de concentrações depende 
das espécies químicas envolvidas e da rapidez das alterações [2]. No caso presente 
foi perceptível a partir da mudança de cor da solução. 
A primeira etapa na análise da cinética das reações é a do estabelecimento da 
estequiometria da reação e a identificação de reações secundárias. Os dados básicos 
da cinética química são as concentrações dos reagentes e dos produtos em tempos 
diferentes a partir do início da reação [2]. A partir dos valores da Tabela 1 plota-se um 
gráfico de concentração em relação ao tempo para uma análise comportamental dos 
processos. 
Figura 1. Concentração de 𝑁𝑎2𝑆2𝑂3(𝑎𝑞) versus tempo. 
 
y = 0,5996e-0,067x
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00
[ 
] 
( 
m
o
l/
L)
Tempo (s)
[ ] x tempo
 Nota-se no gráfico que à medida que se diminui a concentração do 
tiossulfato de sódio o tempo da reação aumenta. Assim, pode-se analisar a situação 
inversa na qual o aumento da concentração dos reagentes promove o aumento do 
número de colisões entre as moléculas, isso faz com que a probabilidade de 
ocorrência de colisões efetivas
1 para a formação do complexo ativado seja maior. 
 Sabe-se que velocidade de uma reação é dada pela Eq. (2) então a partir 
da equação encontrada na figura 1 pode se encontrar os valores de velocidade para 
cada reação, como está representada na tabela 1. E nota-se que a taxa de reação é 
diretamente proporcional à sua concentração e inversamente proporcional ao tempo 
de reação. 
 A partir da Eq. (3) genérica, pode-se construir a lei de velocidade da reação 
de ácido sulfúrico com tiossulfato de sódio. Sendo ela expressa como: 
 𝑣 = 𝑘[𝑁𝑎2𝑆2𝑂3]
𝛼[𝐻2𝑆𝑂4]
𝛽 (5) 
 O coeficiente 𝑘 é a constante de velocidade da reação e a potência a que 
está elevada a concentração de uma espécie (produto ou reagente) na expressão da 
lei de velocidade é a ordem da reação em relação àquela espécie química [2]. 
 A concentração do 𝐻2𝑆𝑂4 foi considera constante durante todo avanço da 
reação, logo pode-se manipular a Eq. (5): 
𝑘′ = 𝑘[𝐻2𝑆𝑂4]
𝛽 
 𝑣 = 𝑘′[𝑁𝑎2𝑆2𝑂3]
𝛼 (6) 
 
1 Colisões efetivas são colisões entre moléculas com sentido e orientação corretas [4]. 
A figura abaixo demonstra esse fenômeno: 
 
 
Aplicando logaritmo natural na Eq. (6), a equação será linear e, portanto, o 
coeficiente angular será a ordem da reação procurada em relação ao tiossulfato de 
sódio. 
 ln 𝑣 = ln 𝑘′ + 𝛼 𝑙𝑛[𝑁𝑎2𝑆2𝑂3] (7) 
 Desta forma, lineariza-se a equação, neste caso a equação a ser encontrada 
é justamente a Eq. (7). Como segue na figura 2. 
Figura 2. Ln da velocidade versus Ln [ ]. 
 
 Sendo o coeficiente angular correspondente a 0,9145, que é algo próximo a 
1, logo conclui que a ordem de reação do tiossulfato de sódio é igual a 1. 
1.2 INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA. 
 Os dados dispostos na tabela 2 são referentes aos dados necessários para 
verificação da influência da temperatura na taxa de reação do ácido sulfúrico com 
tiossulfato de sódio. 
Tabela 3. Dados de temperatura e tempo. 
N° do tubo de 
ensaio 
[Na2S2O3] 
(mol/L) 
[H2SO4] 
(mol/L) 
Temperatura (°C) 
Tempo de 
reação (s) 
1 e 1ª 0,05 0,05 24,00 74,00 
2 e 2B 0,05 0,05 34,00 35,57 
3 e 3C 0,05 0,05 44,00 26,40 
4 e 4D 0,05 0,05 54,00 17,21 
 
y = 0,9145x - 2,8543
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
-2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0
Ln
 V
el
o
ci
d
ad
e
Ln [Tiossulvato]
Ln Velocidade x Ln [Tiossulvato]
 
 As velocidades da maioria das reações químicas dependem da temperatura. 
A partir dos valores da Tabela 3 plota-se um gráfico de temperatura em relação ao 
tempo para uma análise comportamental dos processos químicos. Este gráfico está 
disposto na Figura 3: 
Figura 3. Temperatura versus Tempo. 
 
 Nota-se no gráfico que à medida que aumenta a temperatura, diminui o 
tempo da reação. Assim, quando aumenta a temperatura do sistema, aumenta 
também a agitação das partículas reagentes e mais energia cinética é fornecida. Com 
isso, mais colisões ocorrerão, com mais energia aumenta a quantidade de partículas 
que reagirão e, consequentemente, a velocidade da reação aumenta [3]. 
 As constantes de velocidade da maior parte das reações aumentam quando 
a temperatura aumenta. Observa-se, experimentalmente, que em muitas reações o 
gráfico de ln k contra 1/T leva a uma reta. Este comportamento exprime-se, 
normalmente, de maneira matemática introduzindo-se dois parâmetros, um 
representando o coeficiente linear e o outro o coeficiente angular da reta, e 
escrevendo-se a equação de Arrhenius (Eq. (4)). O parâmetro A, que corresponde à 
interseção da reta com o eixo vertical em 1/T = 0 (na temperatura infinita), é 
denominado fator pré-exponencial ou fator de frequência. O parâmetro 𝐸𝑎, que é 
obtido a partir do coeficiente angular da reta (−
𝐸𝑎
𝑅𝑇
 ), é chamado de energia de ativação 
[2]. 
 Para tal linearização usa-se ln 1/t versus 1/T, onde se considera ln 𝑘 ≅ ln 1/𝑡e então plota-se o gráfico, para determinação dos parâmetros de Arrhenius. 
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00
Te
m
p
er
at
u
ra
 (
°C
)
Tempo (s)
Temperatura x Tempo
Figura 4. ln 1/t versus 1/T. 
 
 A partir da equação da reta determina se os parâmetros, sendo eles 𝐸𝑎 =
37,8 𝑘 𝐽𝑚𝑜𝑙−1 e 𝐴 = 67,3 × 103𝐿 𝑚𝑜𝑙−1𝑠−1. 
2. CONCLUSÃO 
 A velocidade de uma reação química pode depender de variáveis como 
pressão, concentração, temperatura, presença de catalisadores e é possível em 
muitos casos aperfeiçoa-la pela escolha apropriada das condições. A investigação das 
velocidades das reações também leva ao estudo dos mecanismos de reação e a 
expressão deste mecanismo por uma sequência de etapas elementares [2]. 
 Neste experimento foi possível analisar duas variáveis de extrema 
importância na cinética química que são a concentração e temperatura. Analisando 
os resultados obtidos nesta prática chega-se à conclusão de que a teórica da cinética 
de reações é aplicável, visto que os dois procedimentos seguiram a tendência teórica. 
 Listam-se fatores que interferiram no resultado experimental: O índice de 
pureza dos reagentes não foi informado, visto que a concentração dos reagentes é 
diretamente proporcional à velocidade de uma reação, pois interfere diretamente nos 
resultados obtidos; aproximações do Excel, uma vez que o tratamento de dados foi 
realizado por software e não se sabe acerca da precisão; no procedimento da 
temperatura o termômetro foi colocado dentro do tubo e perdeu-se massa do 
reagente; a precisão do termômetro, pois a temperatura também é um fator 
diretamente proporcional à velocidade de reação. 
 
y = -4555,7x + 11,122
-5
-4
-3
-2
-1
0
0,003 0,00305 0,0031 0,00315 0,0032 0,00325 0,0033 0,00335 0,0034
ln
 1
/t
1/T (1/k)
Ln 1/t versus 1/T
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
[1] Brand. Guia básico – como trabalhar com instrumentos volumétricos. 
Wertheim · Germany. E-Mail: info@brand.de · Internet: www.brand.de. 
[2] ATKINS, P.W.Físico – Química 3, Volume 1, 7ª edição,LTC,2004. 
[3] SUSSUCHI, E. M, et al. Teoria das colisões. Disponível em < 
http://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/14443730102012Qui 
mica_I_Aula_14.pdf > 
[4] FOGACA, Jennifer Rocha Vargas.Temperatura e Velocidade das Reações. 
Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/temperatura-
velocidade-das-reacoes.htm>. Acesso em 12 de novembro de 2017. 
 
 
 
APÊNDICE 
 
Concentração de soluções diluídas 
𝐶𝑖𝑉𝑖 = 𝐶𝑓𝑉𝑓 (1) 
Velocidade de reação 
𝑣 = − 
𝑑[𝐴]
𝑑𝑡
 (2) 
𝑣 = 𝑘[𝐴]𝛼[𝐵]𝛽 … (3) 
Equação de Arrhenius 
ln 𝑘 = ln 𝐴 −
𝐸𝑎
𝑅𝑇
 (4)