Relatório Química Experimental 5 Cinetica Química

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Campina Grande – UFCG
Centro de Educação e Saúde – CES
Unidade Acadêmica de Biologia e Química – UABQ
Disciplina: Química Geral Experimental
Professor: Dr. José Antônio
Discente: Jefferson Felipe dos Santos Cruz
 
Prática n° 5, Cinética Química.
Cuité-PB, 27 de Julho 2018.
Sumário
1 - Introdução	3
2 -	Objetivo Geral:	4
2.1 - Objetivos Específicos	4
3 -	Fundamentação Teórica	4
3.1 - Fatores que influenciam na velocidade de uma reação	4
3.1.1 - Superfície de contato:	4
3.1.2 - Temperatura:	4
3.1.3 - Catalisadores:	4
3.1.4 - Estado físico dos reagentes:	4
3.1.5 - Eletricidade:	4
3.1.6 - A pressão, assim como na física, é a razão entre a força e a área:	5
3.1.7 - Concentração dos reagentes:	5
4	Materiais e Reagentes	5
5	Procedimento Experimental	6
	5.1 – 2ª Parte	6
6	Resultados e discussão	6
7	Conclusão	6
8	Bibliografia	7
Introdução
Cinética representa movimento. Contudo, no que diz respeito a reações químicas, esse termo pode ser substituído pelo termo mudança. Portanto cinética de reação, nada mais é que a mudança nas concentrações em função do tempo.
		Em todo momento, na vida cotidiana do nosso dia a dia, reações químicas acontecem em velocidades diferentes umas das outras. Esses comportamentos das reações se dão pelos efeitos da influencia de fatores como temperatura, superfície de contato, concentrações dos reagentes e outros fatores que afetam a cinética das reações.
		Com base na teoria cinética molecular, modelo que explica os efeitos no nível molecular, a ideia central é de que as moléculas devem colidir para reagir. Quanto maior o número de colisões por segundo, maior a velocidade da reação. Para que reajam, as moléculas que colidem devem ter energia cinética total igual ou maior que um valor mínimo. A energia mínima necessária para iniciar uma reação é chamada de energia de ativação. (Brown, 2005).
	Velocidade de reação é uma grandeza que indica como a concentração de um reagente ou produto varia com o passar o tempo. Defini-se velocidade média de formação de um produto ou de consumo de um reagente por meio da seguinte expressão:
Vm = |∆quantidade| / ∆ tempo
Na qual: |∆quantidade| = módulo da variação da quantidade de um reagente ou produto, isto é, quantidade final – quantidade inicial. Essa quantidade pode ser expressa em massa, número de mols, concentração ou volume (volume é usado apenas no caso de gases).
∆ tempo = intervalo de tempo no qual ocorreu a variação ∆quantidade (Canto,1998).
		É importante citar ainda que o estado de equilíbrio de uma reação química, somente é atingido quando as concentrações de reagentes e produtos, não variam mais em função do tempo. Assim, as reações em sentido de formação de produtos e em sentido da formação de reagentes, acontecem na mesma velocidade e, diz-se que neste momento tem-se um equilíbrio dinâmico.
		O equilíbrio químico de uma reação é dado pelas relações de concentrações de reagentes e produtos, sendo expressa por uma constante de equilíbrio K, seguindo as leis de conservação de massa e de proporções constantes.
Objetivo Geral:
Verificar a influencia da temperatura sobre a velocidade de uma reação química.
2.1- Objetivos Específicos
Entender o conceito de cinética química;
Reconhecer alguns fatores que influenciam na cinética de reação;
Fundamentação Teórica
- Fatores que influenciam na velocidade de uma reação
- Superfície de contato: Superfície de contato é a área de um determinado reagente efetivamente exposta aos demais reagentes de uma reação química. Como as reações químicas dependem do contato entre as substâncias reagentes, quanto maior a superfície de contato, maiores os números de colisões, assim maior será a velocidade da reação.
– Temperatura: O aumento da temperatura provoca nas reações, o aumento da energia cinética das moléculas, fazendo com que aumente o número de moléculas em condições de atingir o estado que corresponde ao complexo ativado. Assim, o número de colisões entre as moléculas aumenta provocando consequentemente o aumento da velocidade da reação.
3.1.3 – Catalisadores: Catalisadores, são substancias que sem sofrer transformações em sua estrutura, aumentam a velocidade da reação química provocando a formação de um complexo ativado de menor energia.
3.1.4 - Estado físico dos reagentes: De maneira geral, os gases reagem mais rapidamente que os líquidos, e esses mais rapidamente que os sólidos. Isso acontece porque nos gases, as moléculas se locomovem com maior facilidade, propiciando maior número de choque entre as moléculas. Já nos sólidos, a superfície de contato, para a ocorrência do choque, é pequena, fazendo a reação acontecer de forma mais lenta. 
3.1.5 - Eletricidade: Existem algumas reações que necessitam receber uma descarga elétrica para serem iniciadas. O complexo ativado é criado a partir da faísca produzida e o calor liberado pela reação é suficiente para o termino da reação. Muitas reações adquirem energia da luz, principalmente das radiações ultravioleta. 
A luz exerce um efeito semelhante ao da eletricidade, fornecendo energia para que algumas moléculas comecem apresentar uma energia de ativação igual ou maior à energia de ativação.
3.1.6 - A pressão, assim como na física, é a razão entre a força e a área: Ao aumentar a pressão num recipiente contendo alguns reagentes esses passam a ficar mais concentrados. Assim as moléculas se chocam mais, aumentando o numero de colisões e, portanto, aumentando a velocidade da reação.
	3.1.7 - Concentração dos reagentes: Uma reação acontece por meio de choques moleculares, assim, quanto maior a concentração dos reagentes, maior será a velocidade da reação.
A cinética química ocupa-se fundamentalmente com a velocidade com que ocorrem os processos químicos e, por isto, a variável tempo ocupa um papel central. O estudo da cinética das reações químicas tem por objetivo a correlação matemática de dados experimentais, visando estabelecer hipóteses sobre os fatores determinantes da velocidade de uma reação e elucidar os mecanismos de reação envolvidos (NETZ & ORTEGA, 2002).
Segundo Netz & Ortega (2002) a cinética constitui-se em um campo extremamente vasto, englobando desde a descrição experimental da variação das concentrações de reagentes e produtos com o tempo, estudos mecanísticos de reações químicas e de otimização dos parâmetros que levam um processo de síntese a ser efetivo em níveis industriais e laboratorial, até a descrição cinética de processos metabólitos e bioquímicos, entre outros.
Sendo de mera importância para processos e atividades industriais, pois é interesse das indústrias obterem grande quantidade de produtos com grande rendimento. Outro exemplo, bem prático do nosso cotidiano é o estudo da rapidez com que um medicamento atua no organismo.
Segundo Russell (1980), a temperatura afeta na velocidade das reações. Com a elevação da temperatura, ocorre um aumento na energia cinética média das moléculas, há alteração na distribuição dessa energia. Dessa maneira, aumenta a quantidade de moléculas com energia suficiente para reagir e, consequentemente, há aumento na velocidade da reação.	
Materiais e Reagentes
- 3 béqueres	- Proveta	- Solução KMnO4
- Banho - maria	- Capela	- Solução Ácido Oxálico 0.5M
- Pipeta				- Solução HCl 3.4M
Procedimento Experimental
5.1 – 2ª Parte 
Inicialmente colocou-se 10ml HCl 3,4 M em um béquer. E adicionou-se 4mL de ácido oxálico 0,5M. Em seguida adicionou-se 4mL de KMnO4 sob banho-maria à 35°C e observou-se e mediu-se o tempo de reação.
Posteriormente, adicionou-se em outro béquer as mesmas concentrações do experimento anterior, agora sob temperatura de 45°C, observou-se e mediu-se o tempo de reação.
Por fim, em um terceiro béquer repetiu-se as concentrações de reagentes dos experimentos anteriores, aumentando a temperatura para 55°C, então observou-se e mediu-se o tempo de reação.
Resultados e discussão
Colocou-se em um béquer 10mL de HCl 3,4M, acrescentando 4mL de Ácido Oxálico0,5M, notando-se que ao adicionar 0,4mL de solução de permanganato de potássio 0,04M, sob uma temperatura de 35°C, o tempo de reação foi de 35,03s.
Em outro béquer agora colocou-se de 10mL HCl 3,4M, acrescentando 4mL de Ácido Oxálico 0,5M, notando-se que ao adicionar 0,4mL de solução de permanganato de potássio 0,04M, sob uma temperatura de 45°C, o tempo de reação foi de 28,25s.
No terceiro béquer repetiu-se as concentrações de 10ml HCl 3,4M, acrescentando 4mL de Ácido Oxálico 0,5M, notando-se que ao adicionar 0,4mL de solução de permanganato de potássio 0,04M, sob uma temperatura de 55°C, o tempo de reação foi de 19,34s.
Portanto no experimento pode-se observar à eficiente influencia da temperatura na velocidade da reação. Calculando de maneira imprecisa em termos de variação média de tempo em relação à temperatura, temos que a cada aumento de 10°C na temperatura reacional, ocorre uma variação média de aumento de velocidade de 7,53s.
Conclusão
Observando os resultados obtidos na prática, pode-se notar que há uma grande aproximação de resultados de rendimento teórico 100% de uma reação. Foi possível notar que os fatores que são considerados influenciadores nas velocidades das reações na teoria, se aplicam na prática. 
Temperatura, superfície de contato, estados físicos dos reagentes, eletricidade, catalisadores, todos esses fatores influenciam diretamente na cinética das reações, podendo tornar a velocidade mais rápida ou mais lenta, de acordo com as condições propostas no meio reacional. 
Logo se pode concluir que um aumento na temperatura provoca um aumento na energia cinética média das moléculas e, com isso, um aumento no número de colisões, o que irá acarretar aumento da velocidade da reação. Em um sistema, nem todas as moléculas apresentam a mesma energia cinética, somente uma fração delas.
A temperatura é uma medida do grau de agitação molecular. Se você aumenta a temperatura aumenta-se a agitação molecular, aumentando o número de colisões entre os reagentes, o que propiciará o aumento da probabilidade de se ter uma colisão geometricamente favorável. A diminuição da temperatura é válida no sentido de diminuir a agitação molecular. E para tanto, aumentando-se a agitação molecular aumenta-se a velocidade média o que propicia um maior número de moléculas com energia superior a energia de ativação.
Bibliografia
Experimentos em Química, Rosito, B., Ferraro, C., Remos, C., Costa, I., Albuquerque, R. Ed. Sulina Vol.2 1981.
Aulas práticas de química, Oliveira, E. A. Ed. Moderna, 1993.
Química Geral, Russel J. B., Ed. McGraw-Hill 1982.
CANTO, Eduardo Leite do, 1996 –II; Química Ensino Básico; 2. Ed. – São Paulo: Moderna, 1998.
BROWN, T... Química, a ciência central. Trad. Robson Matos. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.
ATKINS, P.W. Físico-Química, Vol. 3, LTC - Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, 1999.
BRADY, James E. & HUMISTON, Geraldo, E. 2° ed. Vol. 2, LTC - Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, 1992.
MOORE, W.J. Físico-Química, Trad. 4°. ed. Edgard Blücher, São Paulo, 1976.
NETZ, P. A. Fundamentos de físico-química: uma abordagem conceitual para as ciências farmacêuticas. Porto Alegre: ARTMED, 2002.
RUSSELL, JOHN B. Química Geral 2°ed. Ed. Makron Books, São Paulo, 1994.