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Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Cinética Química Glenda de Souza Santos 25796 Lucas Raposo Carvalho 23872 ITAJUBÁ 2012 Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Glenda de Souza Santos 25796 Lucas Raposo Carvalho 23872 Cinética Química Relatório submetido à Prof.ª Juliana Fedoce, como requisito parcial para aprovação na disciplina de Química Experimental do curso de graduação em Química Bacharelado da Universidade Federal de Itajubá. ITAJUBÁ 2012 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................ 4 2. MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................... 5 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................ 7 4. CONCLUSÃO .............................................................................................. 9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 10 1. INTRODUÇÃO Chamamos de Cinética Química a parte da química que estuda a velocidade das reações e seus fatores influentes. A velocidade de ocorrência de uma reação varia de acordo com uma série de fatores, como a natureza dos reagentes e produtos. Geralmente, os processos que envolvem íons ocorrem rapidamente e os que envolvem moléculas ou grupos ligados covalentemente levam mais tempo para ocorrer. (Roteiro de Química Experimental - UNIFEI). A temperatura também interfere. O aumento da temperatura aumenta a agitação molecular, aumentando o número de colisões entre os reagentes, aumentando, assim, a velocidade da reação. A superfície de contato é outro fator contribuinte. O aumento da superfície de contato causa maior número de choques entre os reagentes e aumenta a velocidade da reação. Além disso, a concentração dos reagentes é outro fator que contribui na velocidade da reação. Existem exceções a esta regra, porém, quanto mais concentrado maior é a velocidade da reação. Por fim, podemos interferir na velocidade de uma reação utilizando um catalisador, uma substância que aumenta a velocidade da reação pela diminuição da energia de ativação da reação, vale ressaltar que o catalisador não participa da reação, apenas altera sua velocidade não o alterando sua entalpia. 2. MATERIAIS E MÉTODOS • Procedimento 1: Influência da concentração na reação do tiossulfato em meio ácido. Em 5 béqueres de 50 mL cada, marcados de 1 a 5, foram depositados diferentes volumes de tiossulfato de sódio (Na2S2O3), de concentração 0,15 mol.L-1, e de água conforme a tabela 1, agitando com um bastão de vidro cada solução. Tabela 1: Representação do procedimento de diluição de Na2S2O3: A B C D E Volume de Na2S2O3 (ml) 25 20 15 10 5 Volume de Água (ml) 0 5 10 15 20 Adicionados os respectivos volumes de solução a cada béquer, foi orientado o desenho de uma cruz em uma folha de papel branco. Desenhada a cruz, foi colocado um béquer de cada vez sobre ela. Com o béquer na sua devida posição, adicionou-se 5 mL de uma solução de ácido clorídrico (HCl), com concentração 2 mol.L-1, a ele, e agitou-se o béquer em seguida com um bastão de vidro. O objetivo deste procedimento foi de cronometrar (com um cronômetro devidamente calibrado) o tempo necessário para que a solução turvasse, de modo que não fosse possível visualizar a cruz no papel. O procedimento acima foi repetido com os outros 4 béqueres, com seus respectivos tempos anotados. • Procedimento 2: Efeitos da temperatura e adição de catalisador. Em 3 tubos de ensaio pequenos, enumerados de 6 a 8, foram colocados 3 mL de uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4), de concentração de 0,05 mol.L-1 e 2 mL de solução de ácido oxálico (H2C2O4), com concentração de 0,05 mol.L-1. Preparados os tubos, foram adicionadas diferentes concentrações de permanganato de potássio (KMnO4), de concentração 0,01 mol.L-1 a cada um deles, e no tubo 8 especificamente, sulfato de manganês (MnSO4),com concentração de 0,05 mol.L-1, realizando diferentes procedimentos, de modo a verificar as variações na velocidade de reação. Ao tubo 6, foram adicionados 2 mL da solução de permanganato de potássio, sendo necessário anotar o tempo da reação ocorrida nele. Ao tubo 7, foram adicionados também 2 mL da solução de permanganato de potássio, porém, o tubo foi levado imediatamente após a adição para o banho-maria, sendo necessário anotar o tempo da reação ocorrida nele. Ao tubo 8, por fim, adicionou-se 2 mL da solução de permanganato de potássio e 2 mL da solução de sulfato de manganês, sendo necessário anotar o tempo da reação ocorrida nele. A evidência visual utilizada para verificar a ocorrência de reação foi o desaparecimento da cor violeta do permanganato de potássio. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Anotados os tempos de reação dos béqueres A, B, C, D e E no procedimento 1, estes foram passados para a tabela 2: Tabela 2: Tempos de reação nos béqueres do procedimento 1: Béquer Tempo de reação A 19 segundos e 88 milésimos B 29 segundos e 73 milésimos C 39 segundos e 04 milésimos D 53 segundos e 86 milésimos E 2 minutos, 02 segundos e 40 milésimos Acompanhado da tabela acima, os tempos anotados geraram um gráfico de volume de tiossulfato de sódio por tempo de reação: Gráfico 1: Volume de Tiossulfato por tempo de reação. Foram adicionados diferentes volumes de água a cada volume diferente de tiossulfato de sódio a fim de manter um volume total de solução constante, de modo que a variação na concentração de soluto seja perceptível. Anotados os tempos de reação nos tubos de ensaio 6, 7 e 8 no procedimento 2, estes foram passados para a tabela 3: 0 5 10 15 20 25 30 19,88 29,73 39,04 53,86 122,4 Tabela 3: Tempos de reação nos tubos de ensaio do procedimento 2: Tubos Tempo de Reação 6 13 minutos, 33 segundos e 6 milésimos 7 4 minutos, 12 segundos e 42 milésimos 8 1 minuto, 53 segundos e 6 milésimos No tubo 7 do procedimento 2, no qual foi usado o tubo de ensaio em banho-maria, ou seja, aumentando a temperatura da solução, foi evidente o aumento da velocidade da reação, pelo fato de o aumento da temperatura aumentar a energia cinética das moléculas, aumentando a frequência de colisões entre elas. No tubo 8, o sulfato de manganês (MnSO4) funcionou como catalisador, tendo em vista que diminuiu o tempo de reação, aumentando sua velocidade. 4. CONCLUSÃO Frente aos dados obtidos, conclui-se que vários procedimentos podem influenciar na velocidade de uma reação, como variação da temperatura, presença de um catalisador, e variações de concentração dos solutos. Verificou-se também que, comparando o aumento de temperatura com a presença de um catalisador, conclui-se que o uso de catalisador é muito mais eficiente quando se quer aumentar a velocidade de uma reação. Por fim, conclui-se que há reações que são impraticáveis sem a presença de um catalisador, tendo em vista que, comparando os tempos de reação com e semcatalisador, a diferença é muito grande. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS • ATKINS, Peter. Princípios básicos de química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3 ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. • Roteiro de química UNIFEI, experimento 7: Cinética Química. Junho de 2012. • Cinética Química. MIRANDA, Eduardo. Disponível em: http://www.coladaweb.com/quimica/fisico-quimica/cinetica-quimica. Acesso em 4 de junho de 2012. • Cinética Química. TOFFOLI, Leopoldo. Infoescola. Disponível em: http://www.infoescola.com/quimica/cinetica/. Acesso em: 4 de junho de 2012.
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