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Integrantes: Henrique Sued Blanco Silva Matheus de Castro Turma: PS4B Prof. Luiz Otávio Fagundes Amaral 10 de Abril de 2018/1 Experiência 4. Cinética Química Introdução A cinética química, também conhecida como cinética de reação, é uma ciência que estuda a velocidade das reações químicas de processos químicos e os fatores que as influenciam. A velocidade em que diferentes espécies reagem é definida, em especial, pelo caráter das ligações entre os compostos. Desse modo, as reações químicas entre espécies iônicas tendem a ocorrer muito rapidamente em virtude dos íons de carga oposta, de outro modo, os compostos de caráter covalente tendem a reagir mais lentamente. Segundo a teoria da colisão, a velocidade da reação é mediada por (i) o número de moléculas reagentes na unidade de tempo e (ii) a fração de colisões eficazes que levam a reação química. Esses elementos, por sua vez, são controlados por condições de temperatura e pressão, superfície de contato e a natureza dos reagentes, presença de agentes catalisadores ou inibidores. Objetivos Determinar os efeitos da concentração e temperatura na velocidade de reação, bem como o efeito dos catalisadores. Procedimentos ■ Efeito da concentração na reação: 2IO₃ + 5HSO₃ + 2H+ = I₂ + 5HSO₄ +H₂O a. Colocou-se em um suporte para tubos de ensaio, 05 tubos de 18x150mm; b. Após numerá-los de 1 a 5, adicionou-se ao tubo (1), 10 ml da solução de KIO3; c. Adicionou-se aos demais tubos 8,6,4 e 2 ml da solução de KIO3, respectivamente; d. Adicionou-se a partir do do tubo número dois, 2,4,6 e 8 ml de água destilada; e. Homogeneizou-se as soluções e adicionou-se ao tubo número um, 10 ml de solução a 0,04% m\v de NaHSO₃; f. Com auxílio de um cronômetro foi marcou-se o tempo desde o momento em que começou a ser adicionada a solução de NaHSO₃ até o surgimento da coloração azul; g. Repetiu-se o procedimento para os demais tubos de ensaio; Os resultados obtidos encontram-se na tabela a seguir: Tubo KIO3 Água Destilada/mL NaHSO3/mL Tempo decorrido/s 1 10 0 10 33s 2 8 2 10 45s 3 6 4 10 60s 4 4 6 10 92s 5 2 8 10 229s Tabela 1-Tempo de reação em relação ao volume de solução adicionado Um gráfico do volume de KIO3 em função de 1\t encontra-se em anexo. ■ Efeito da temperatura na reação: 2IO₃ + 5HSO₃ + 2H+ = I₂ + 5HSO₄ +H₂O a. Colocou-se, em um tubo de ensaio de 18x150mm, 5 ml de solução KIO3 e, em outro tubo, 5 ml de NaHSO3; b. Após medir a temperatura no interior dos tubos, adicionou-se ao tubo com a solução de KIO3 a solução de NaHSO3; c. Homogeneizou-se a solução e marcou-se o tempo de processamento da reação; d. Realizou-se o mesmo procedimento em duas temperaturas diferentes, com auxílio de banho de gelo; Os resultados obtidos estão dispostos na tabela abaixo: Tubo Número Temperatura (ºC) Tempo Decorrido (s) 1 22 35s 2 15 54s 3 17 64s Tabela 2: Tempo de reação em função da temperatura ■ Efeito do catalisador sobre a reação: H₂O₂ ⇋ H₂O + ½O₂ a. Em três tubos de ensaio adicionou-se, com auxílio de uma pipeta, aproximadamente 1,0 ml de água oxigenada a 10 volume em cada tubo; b. Em seguida, adicionou-se, em cada tubo, as seguintes soluções: Tubo Número Solução a ser adicionada Volume a ser adicionado Observações 1 FeCl3 2 gotas Solução adquiriu aspecto turvo de coloração amarronzada, houve formação de bolhas, aquecimento e condensação de gotículas na parede do tubo 2 CuSO4 2 gotas Ocorreu catalisação mais lenta 3 Na2HPO4 FeCl3 3 gotas 2 gotas Solução adquiriu aspecto opaco com formação de precipitado gelatinoso, houve formação de bolhas de forma lenta Tabela 3: Soluções catalisadoras e observações Resultados e Discussão 1. Parte 1 (Concentração) No procedimento 1, observamos a consequência da variação da concentração na reação. Notamos que, à medida que aumentamos a concentração de um dos reagentes (íon iodato), a velocidade da reação também aumenta. Isso concorda com a teoria das colisões, pois quando aumentamos a quantidade de partículas reagentes, mais partículas irão se colidir efetivamente, formando os produtos. 2. Parte 2 (Temperatura) Na segundo procedimento observamos o efeito da temperatura na velocidade das reações. Notamos que quanto maior a temperatura, mais rapidamente a reação se processa, o que concorda com a teoria das colisões uma vez que a temperatura de um sistema define sua energia cinética, o que, por sua vez, aumenta a possibilidade de colisões com energia suficiente para que ocorra a reação. 3. Parte 3 (efeito catalisador) Observamos a implicação do efeito catalisador de algumas soluções na velocidade da reação.Nos testes, observamos liberação de oxigênio de forma intensa, em uma reação de decomposição intensa e bastante exotérmica ao usar FeCl3. Ao segundo tubo, adicionamos cloreto de cobre que teve efeito mínimo como catalisador, ainda assim, observável. Dessa forma, pode-se concluir que ambos os reagentes catalisam a decomposição da água oxigenada. Ao terceiro frasco, adicionamos Na2HPO4 e FeCl3 a reação de decomposição não pode ser observada, o que indica que não houve efeito catalisador. Isso ocorreu em virtude da formação de Fe₂(HPO₄)₃ a partir de FeCl3 e Na2HPO4. Como observado, os íons Fe³+ são agentes catalisadores e ao reagirem para formar Fe₂(HPO₄)₃, que precipitou, os íons ferro ficaram indisponíveis para catalisar a reação. Os catalisador agem formando, com os reagentes, um produto intermediário com menor energia de ativação. Conclusão Por meio das práticas realizadas em sequência, pudemos relacionar e identificar os possíveis fatores de influência na velocidade de uma reação. Tendo conhecimento das equações químicas e das proporções entre os reagentes é possível otimizar processos químicos de modo a obter mais produto, de forma mais eficiente e rápida. Referências Apostila de Química Geral (2017)
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