Efeito dos catalisadores sobre a velocidade de reação: catálise homogênea

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FACULDADE DE TECNOLOGIA SENAI ROBERTO MANGE
 CURSO DE TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS 
COMPONENTE CURRICULAR: CINÉTICA DAS REAÇÕES
DOCENTE: FERNANDO AFONSO
Aula N°03:
Efeito dos catalisadores sobre a velocidade de reação: catálise homogênea
Acadêmicos:
Alex Gabriel A. Machado
Marcos Vinicius de A. Coimbra
Ragnner Bermont
Anápolis, 21/10/2018
Introdução
Quando há transformação de reagentes para produtos, as reações transcorrem em sua velocidade natural, que geralmente é medida por métodos experimentais no laboratório. No entanto, é preciso aumentar a velocidade de determinada reação, pois seu processo natural é muito lento, sendo assim conveniente o uso de catalisadores.
“Os catalisadores são extremamente importantes para a indústria química, onde seu uso pode aumentar a eficiência de um processo químico ou fazer diminuir o custo total do fabricante. ” (Angelucci, C., Godoi G., 2010)
A adição de um catalisador numa reação em curso tem como objetivo acelerar a velocidade das reações, como também alcançar o estado de equilíbrio químico em menor tempo. Do ponto de vista energético, o catalisador diminui a barreira de energia de ativação, possibilitando uma maior rapidez na formação dos produtos.
Os catalisadores não são consumidos durante o curso da reação. Em alguns casos, substâncias que agem como catalisadores são modificadas e depois regeneradas, participando de algum modo da reação, mas nunca consumidas e transformadas em produtos.
Catálise é o processo no qual se usa uma substância com propriedades de acelerar a velocidade de determinadas reações sem ser consumida durante o processo. Esses compostos que diminuem a energia de ativação da reação, possibilitando que ela ocorra mais rapidamente e que são reconstituídos no final, são denominados catalisadores.
Como as reações de catálise são muito comuns na indústria e no nosso dia a dia, incluindo no nosso organismo e no meio ambiente, existem vários tipos de catálises. Temos, por exemplo, a catálise homogênea, a catálise heterogênea e a autocatálise.
A catálise homogênea é definida por ter os reagentes e o catalisador na mesma fase (líquido ou gasoso, principalmente). Para ilustrar melhor, usaremos a reação de decomposição do peróxido de hidrogênio, H2O2, catalisado pelo íon brometo:
2H2O2(aq)→H2O(l) + O2(g)
Acima temos a reação global, na qual o peróxido de hidrogênio é decomposto em água e gás oxigênio.
Por meio de estudos experimentais dessa reação, chegou-se à seguinte proposta de mecanismo da reação em etapas:
Etapa 1: 2H2O2(aq) + H3O+(aq)→H2O(l) + H3O2+(aq)
Etapa 2: H3O2+(aq) + Br–(aq)→H2O(l) + HOBr(aq)
Etapa 3: HOBr(aq) + 2H2O2(aq)→+ H3O+(aq) + O2(g) + Br–(aq)
Pelas reações acima, notamos que:
A substância peróxido de hidrogênio, H2O2, é decomposta na etapa 1;
O catalisador íon brometo, Br–, aparece na Etapa 2, em seguida é transformado em HOBr e, na Etapa 3 a substância HOBr é decomposta e o íon brometo volta a aparecer;
Tanto o íon brometo quanto o peróxido de hidrogênio estão em fase aquosa, representado por (aq).
Podemos concluir que a reação dada acima é uma catálise do tipo homogênea, pois reagentes e catalisadores estão numa mesma fase. Nota-se que o íon brometo reage com H3O2 + (aq) na Etapa 2 e se regenera na Etapa 3, satisfazendo assim a condição de um catalisador que não é transformado em produto de reação.
Objetivo
Determinar experimentalmente a influência do catalisador na velocidade de reação entre permanganato de potássio e ácido oxálico.
Materiais
Equipamentos
�
Proveta de 100 mL;
15 Tubos de ensaio;
Conta-gotas;
Cronômetro.
Reagentes
Solução aquosa de ácido sulfúrico 0,5 mol.L-1;
Solução aquosa de permanganato de potássio 0,01 mol.L-1 (solução A);
Solução aquosa de ácido oxálico 0,05 mol.L-1.
Procedimentos Experimentais
Transferiu-se para uma proveta 50 gotas da solução de permanganato de potássio e dilui-se para 25 mL com água deionizada, obtendo-se a solução A.
Transferiu-se 10 gotas da solução de ácido oxálico e 10 gotas da solução de ácido sulfúrico para um tubo de ensaio. Depois transferiu-se 1 gota da solução A para o mesmo tubo de ensaio e registrou-se o tempo necessário para que a cor da solução desapareça. Adicionou-se outra gota da solução A e anotou-se novamente o tempo necessário para a solução incolor.
Repetiu-se a experiência e adicionando-se gota a gota a solução A e anotou-se sempre o tempo que cada gota levou até perder a cor, até um total de 12 gotas.
Após todos os experimentos foi-se completada a Tabela I com os resultados. 
Resultados e Discussão
Tabela I
	Gotas de H2C2O4
	Gotas de H2SO4
	Total de Gotas de KMnO4
	t(s)
	t-1(s-1)
	10
	10
	1
	35
	37
	0,029
	0,027
	10
	10
	2
	29
	30
	0,034
	0,033
	10
	10
	3
	22
	28
	0,045
	0,036
	10
	10
	4
	16
	27
	0,063
	0,037
	10
	10
	5
	12
	18
	0,083
	0,056
	10
	10
	6
	9
	16
	0,111
	0,063
	10
	10
	7
	6
	18
	0,167
	0,056
	10
	10
	8
	5
	10
	0,200
	0,100
	10
	10
	9
	4
	8
	0,250
	0,125
	10
	10
	10
	3
	7
	0,333
	0,143
	10
	10
	11
	4
	8
	0,250
	0,125
	10
	10
	12
	3
	9
	0,333
	0,111
2- Que os catalisadores são extremamente importantes para aumentar a eficiência de um processo.
3- A velocidade para a reação de autocatálise pode ser determinada tendo em vista que a velocidade média reacional pode ser expressa pela equação:
Vm = d [ MnSO4] / dt
A medição do tempo que a reação ocorre é necessário para cada intervalo de concentração do reagente MnSO4. Como a concentração inicial dos reagentes é igual para ambos os experimentos e permanece constante ao longo do experimento a velocidade média para a reação de autocatálise pode ser determinada pela equação 2:
Vm = 1/ dt
4- A reação é autocatalisada pelo produto formado Mn2+, isto porque a velocidade de consumo do reagente MnO4- no inicio é pequena, porém a medida que se vai formando produto Mn2+ (catalisador)a velocidade de consumo do reagente MnO4- aumenta.
5- SIM. Porque quanto maior a concentração de um reagente, maior será sua velocidade de reação.
Conclusão
	Com isso pode-se concluir que os resultados foram positivos e satisfatório, pois além de comprovarmos que as reações químicas são diretamente influenciadas pela atuação dos catalisadores, denominação genérica de uma substancia capaz de modificar a velocidade de uma reação, verificamos que eles enfraquecem as ligações do composto, transformando reagentes em produtos, entretanto os estudos teóricos feito pelo grupo mostram também , que ele apresenta pouca afinidade com os produtos formados logo, emerge do processo inalterado.
	
Referências Bibliográficas
CATÁLISE.
<https://www.todoestudo.com.br/quimica/catalise>
Acesso em 21 de outubro de 2018
CATÁLISE HOMOGÊNEA.
<https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm>
Acesso em 21 de outubro de 2018