RELATÓRIO CINÉTICA QUÍMICA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
CURSO DE GRADUAÇÃO EM FARMÁCIA
DISCIPLINA: FÍSICO-QUÍMICA GERAL
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA:
CINÉTICA QUÍMICA
Petrolina, 22 de Junho de 2015.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
CURSO DE GRADUAÇÃO EM FARMÁCIA
DISCIPLINA: FÍSICO-QUÍMICA GERAL
CELUANE MOURA
ESTÊVANE MAGDA
JESSICA MELO
MARY CAVALCANTE
THAYSA OLIVEIRA
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA:
CINÉTICA QUÍMICA
Relatório desenvolvido após aula pratica de Físico-Química, para fins de consolidação e avaliação dos conhecimentos adquiridos.
 Petrolina, 22 de Junho de 2015. 
SUMÁRIO
	
INTRODUÇÃO
	04
	
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
	05
	
OBJETIVOS
	07
	
METODOLOGIA
	08
	
RESULTADOS E DISCUSSÕES
	09
	
CONCLUSÕES
	14
	
REFERÊNCIAS 
	15
INTRODUÇÃO
A aula prática constitui um importante recurso metodológico facilitador do processo de ensino aprendizagem na disciplina de Físico química. Através da experimentação, pode-se desenvolver a capacidade de resolver problemas, compreender conceitos básicos e desenvolver habilidades de modo a permitir que os discentes tenham contato direto com fenômenos, manipulando os materiais e equipamentos e observando as reações químicas. Além disso, somente nas aulas práticas podem-se enfrentar os resultados não previstos, cuja interpretação desafia imaginação e raciocínio. 
A cinética química é um ramo da ciência que se ocupa do estudo das reações químicas e dos fatores que as influenciam. São reações químicas, por definição, um conjunto de fenômenos nos quais duas ou mais substâncias reagem entre si, dando origem a diferentes compostos. A reação química pode ser representada por meio de uma representação gráfica, onde os reagentes aparecem no primeiro membro e os produtos no segundo membro.
A + B           C + D
Reagentes              Produtos
 A velocidade de uma reação pode ser determinada pela rapidez com a qual os reagentes são consumidos ou a rapidez com a qual os produtos são formados. As velocidades das reações químicas são determinadas através de leis empíricas, as quais são chamadas de leis da velocidade, deduzidas a partir dos efeitos relacionados a concentração de reagentes e produtos na velocidade da reação.
 As reações químicas acontecem com velocidades diferentes e, essa velocidade pode ser alterada por fatores tais quais: concentração dos reagentes; em que quanto maior a concentração do reagente maior a velocidade da reação, superfície de contato; em que um aumento na superfície de contato aumenta a velocidade das reações, Pressão; em que um aumento na pressão de um sistema gasoso leva a um aumento na velocidade da reação, temperatura; em que o aumento na temperatura de um sistema provoca um aumento na velocidade da reação, catalisadores; que são substâncias que realizam o aumento na velocidade da reação através da diminuição da energia de ativação das mesmas e não são consumidos durante a reação sendo recuperados ao final da mesma.
 A ordem de uma reação está intimamente ligada a expressão de velocidade da reação. É obtida através da soma dos expoentes aos quais estão elevadas as concentrações na expressão de velocidade, e não possuem nenhum tipo de relação com os coeficientes estequiométricos da equação reacional. Na prática as reações mais relevantes são as com zero, primeira e segunda ordens, e as de terceira ordens são bastante raras. Para se determinar a ordem de uma reação é necessária a obtenção de dados seja por experimentos seja por hipóteses, a respeito do mecanismo reacional (etapas elementares). A etapa que determina a velocidade de uma reação é a lenta.
 A espectroscopia é uma técnica utilizada para levantamento de dados físico-químicos através da transmissão, absorção ou reflexão da energia radiante incidente em uma amostra. O resultado gráfico surge como a resposta em função do cumprimento de onda, originando um espectro.
	
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A modificação da cor de um sistema, com a alteração da quantidade de um certo componente, institui a base do que os químicos denominam análise colorimétrica. A cor é provocada pela formação de um composto corado, resultante da adição de um reagente correspondente, ou pode ser essencial ao constituinte analisado. A intensidade da cor pode ser comparada com a que se obtém pelo tratamento idêntico da amostra.
O principal benefício dos métodos colorimétricos e espectrofotométricos é a de proporcionarem um meio simples para determinar quantidades diminutas de substâncias. O limite superior dos métodos colorimétricos é, em geral, a determinação dos constituintes que estão presentes em quantidades relativas inferiores a 1 ou 2%. A sensibilidade pode ser, no entanto, aumentada mediante a técnica da espectrofotometria derivada. O desenvolvimento de colorímetros fotoelétricos de baixo custo colocou ao alcance de qualquer instituição de ensino pequena este ramo da análise química instrumental.
Quanto mais cromóforo (substância que absorve luz) uma solução tiver, mais escura ela será. No início, a fotometria utilizou exatamente este instrumento, ou seja, o olho humano, para determinar a concentração de substâncias cromóforas. Para facilitar esta tarefa, uma vez que o nosso olho não é um equipamento absoluto, usou-se cores ou concentrações padrões com os quais a solução em análise poderia ser comparada. A precisão deste método, porém, não era adequada devido às propriedades da visão e também do componente subjetivo, que sempre que possível deve ser eliminado na quantificação. O advento de equipamentos capazes de quantificar a luz permitiu que a quantidade de fótons pudesse ser medida, permitindo uma quantificação muito mais precisa.
Os espectrofotômetros modernos geralmente utilizam feixes duplos produzidos através de espelhos semitransparentes, sendo que um feixe passa através da amostra enquanto o outro feixe não, e a comparação entre a intensidade destes dois feixes produz a leitura final do equipamento. Isto elimina problemas como flutuações na fonte, diferente detecção para diferentes ls, etc.
OBJETIVOS
 3.1 GERAL: Realizar uma análise, através da espectrofotometria, em tempo real de uma mistura com diferentes tipos de concentrações, visando através de um gráfico interpretar a ordem global da reação.
 3.2 ESPECÍFICOS: 
Acompanhar o andamento de uma reação química em solução;
Determinar a constante de velocidade e a ordem da reação utilizando-se os métodos de ajuste linear e não linear de equações integradas.
4. METODOLOGIA
Primeiramente é necessário esclarecer que a luz atravessa um caminho óptico no qual se encontram uma certa quantidade de moléculas do cromóforo, sendo que somente uma parte destas podem interagir de forma adequada com a luz para que esta possa ser absorvida. Importante mencionar aqui é que a quantidade de cromóforos que interagem com a luz neste caminho óptico é proporcional à concentração do cromóforo na cubeta (recipiente no qual passa a luz). Uma teoria que pretende relacionar a concentração de um cromóforo com a quantidade de luz absorvida deve levar em consideração que cada interação adequada da luz com o cromóforo diminui a intensidade do feixe de luz numa quantidade infinitesimal dP, no qual P é a intensidade radiante e d é uma quantidade infinitesimal. Esta redução na intensidade radiante é proporcional à concentração do cromóforo e à intensidade do feixe de luz.
Um espectrômetro ótico é um instrumento que dispõe de um sistema ótico que pode provocar a dispersão da radiação eletromagnética incidente, e com o qual se podem fazer medidas da radiação transmitida num certo comprimento de onda da faixa espectral. Um fotômetro destina-se a medir a intensidadeda radiação transmitida ou uma função desta intensidade. Um espectrômetro e um fotômetro, combinados num espectrofotômetro, podem gerar um sinal que corresponde à diferença entre a radiação transmitida por um material tomado como referência e a radiação transmitida pela amostra analisada, num certo comprimento de onda.
Na análise espectrofotométrica a fonte de radiação emite até a região ultravioleta do espectro. Desta radiação selecionam-se comprimentos de onda definidos que constituem bandas, com largura menor que 1nm. Este procedimento necessita de um instrumento mais complicado, e por isso mais caro. O instrumento é um espectrofotômetro.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
 A absorbância do azul de metileno em função do tempo pode ser verificada através da operação do espectrofotômetro. Espectrofotômetro é um aparelho bastante utilizado em laboratório para medir (identificar e determinar) a concentração de substâncias, que absorvem energia radiante, em um solvente (ABDOLLAHI et al, 2012; LUDKE, 2010). 
 A concentração de ácido ascórbico foi mantida mais alta (0,2M) em relação à do azul de metileno (1,9 x 10-4M) no intuito de não alterar a concentração de ácido ascórbico mesmo com o consumo do azul de metileno, com isso a velocidade da reação dependeria apenas da quantidade de azul de metileno (ATKINS e PAULA, 2011). No intuito de identificar a velocidade da reação, a seguinte fórmula pode ser utilizada levando-se em consideração o argumento relacionado às concentrações dos componentes da reação descritos anteriormente: 
V= K´[AM]n
 Inicialmente foi medida a absorbância da água, para que nos demais procedimentos ela fosse desprezada. Logo em seguida, foi preparada a primeira condição, com azul de metileno em maior concentração (350µL), água destilada (3µL) e ácido ascórbico (200µL), e então foi medida a absorbância da solução. No gráfico abaixo estão representadas a absorbância em função do tempo num primeiro experimento.
Gráfico 1- Valores brutos absorbância X tempo
Condição 1
No gráfico apresentado, efetuou-se o ajuste não linear bem como a constante de velocidade de pseudo-primeira ordem da reação. Foi exibido no gráfico a seguinte equação y=1,7773e-0,014x , que obedece a fórmula [A] = [A]0e-RT, onde y representa a [A]t , o x representa o tempo, e o R² que obteve o valor de 0,9344 é a média dos desvios padrões elevado ao quadrado.
Em seguida foi feito o gráfico de ln[A] versus tempo para a condição dois. Apresentaram-se as constantes de velocidade de primeira ordem, a linha de tendência foi linear. O gráfico abaixo obedece a fórmula ln[A]t = ln[A]0 – KT pela equação exibida no gráfico y = -0,006x+0,2498, onde y representa ln[A]t e x representa o tempo.
Gráfico 2- Ln da absorbância X tempo
Condição 2
Gráfico 3- Representação dos cinco primeiros valores da absorbância X tempo
Condição 3
 As outras duas condições foram preparadas com menores concentrações de azul de metileno, 200 μL e 100 μL respectivamente, e os resultados obtidos condizem com a Lei de Lambert-Beer (ATKINS e PAULA, 2011; CUCHINSKI et al, 2010), onde a concentração é diretamente proporcional com a absorbância. A=αLc
 A: absorbância; α: Absortividade molar (característica da substância); c: concentração da substância. Nos próximos gráficos foram representadas as curvas exponenciais de absorbância do azul de metileno versus tempo das condições um e dois, e em seguida em cada um dos gráficos foi feito o ajuste não linear das curvas e apresentou-se as constantes de velocidade de pseudo-primeira ordem da reação em cada caso (foi adicionado à linha de tendência exponencial, exibida a equação e o R² de cada gráfico), esse R² forneceu um valor que mostra se os pontos experimentais se ajustaram bem à curva que foi traçada.
Condição 1
 O gráfico apresentado da condição um apresentado, obedece também a mesma fórmula [A]t = [A]0 e-RT, onde a respectiva equação obtida foi: y = 1,592 e-0,013x o y representa [A]t , x o tempo, e o R² foi 0,9715.
 Os próximos gráficos elaborados foram os que relacionavam ln[A] versus tempo das condições dois e três. O ajuste feito foi linear, e obedece a fórmula ln[A]t = ln[A]0 – KT, onde y representa ln[A]t e x representa o tempo, na equação da condição dois y = -0,0055x + 0,2019 e na equação da condição três o y = -0,0299x + 2,4963.
Condição 2
Condição 3
O gráfico representado abaixo da condição um, mostra o perfil exponencial e foi representado a seguinte equação y=1,1209e-0,13x, obedecendo a fórmula [A] = [A]0e-RT sendo y representando a [A]t , o x representando o tempo, e o R² que obteve o valor de 0,9867 muito próximo de um. Quanto maior o valor de R2 e mais próximo de um é considerado melhor, como o valor foi 0,9867 já é um valor considerado bem aceitável significando que os dados obedecem o decaimento exponencial da concentração da substância em relação ao tempo.
Condição 1
Os próximos gráficos elaborados foram os que obtiveram o ajuste linear, e obedece a fórmula ln[A]t = ln[A]0 – KT, y representa ln[A]t e x representa o tempo, na equação da condição dois y = -0,0057x + 0,0496 e o valor de R2 foi 0,9867 na equação da condição três o y = -0,0181x + 1,5559 e o valor de R2 foi 0,9861.
Condição 2
Condição 3
Concluiu-se assim que a reação segue uma cinética de primeira ordem em relação ao azul de metileno, porque a relação de ln[A]t e tempo obedecem a mesma equação correspondente. 
6. CONCLUSÕES
 Primeiramente, foi possível observar que o experimento sugerido e testado possui grande simplicidade quanto ao procedimento experimental, permitindo ao aluno aprender a montar conjuntos de experimentos separadamente para obter informações que se complementam durante o processo de análise e discussão dos resultados. 
 Através dos resultados obtidos diretamente do experimento e dos resultados das análises feitas, pôde ser mostrado que a aplicação real deste experimento de cinética permite a abordagem dos temas como condições de pseudo-primeira ordem e determinação de constantes de velocidade e de ordens de reação em relação às outras espécies envolvidas na reação. 
 Além disso, os resultados exibidos mostraram grande proximidade com resultados já publicados, o que indica a viabilidade de obtenção de resultados coerentes através do procedimento experimental adotado.
REFERÊNCIAS:
 CINÉTICA QUÍMICA. Disponível em: >http://www.brasilescola.com/quimica/cinetica-quimica.htm< Acesso em 22 de junho de 2015.
ORDEM DE REAÇÃO. Disponível em: > http://www.iq.ufrgs.br/ead/fisicoquimica/cineticaquimica/ordem_de_reacao.html
 < Acesso em 22 de junho de 2015.
Tempo
Absorbância 
Ln[A]t
Tempo
Absorbância 
Tempo
tempo
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