Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA-CCET CURSO DE BACHARELADO EM QUIMICA DISCIPLINA:FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL III PROFESSOR:WALBER HENRIQUE Estudo cinético da reação do acetato de etila com íon hidróxido, acompanhada por condutimetria ALUNA: SUSANE FERREIRA CARLOS SOBRAL 2018 Sumário INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 3 OBJETIVO................................................................................................................................... 5 MÉTODO EXPERIMENTAL ..................................................................................................... 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................................... 5 CONCLUSÃO ............................................................................................................................. 9 REFERÊNCIA ............................................................................................................................. 9 INTRODUÇÃO Condutivimetro serve para medir a condutividade de variadas amostras. Um condutivímetro combina a possibilidade de medição de Condutividade em Siemens por centímetro ou Siemens por metro, sólidos totais dissolvidos (STD), teor de cinzas e temperatura de uma amostra. Um Condutivímetros modernos fornecem diretamente o valor de k (condutividade), ao invés de R (resistência). Para tanto os condutivímetros devem ser previamente calibrados para seu uso adequado. A calibração é feita utilizando-se uma solução de KCl cuja concentração e condutividades são muito bem conhecidas. Para se medir da condutividade necessita de um condutivímetro para a realização das medições. Condutividade é usada para especificar o caráter elétrico de um material. Ela é simplesmente o recíproco da resistividade, ou seja, inversamente proporcionais e é indicativa da facilidade com a qual um material é capaz de conduzir uma corrente elétrica. A unidade é a recíproca de ohm- metro, isto é, [(Ωm) -1]. As discussões sobre propriedades elétricas usam tanto a resistividade quanto a condutividade. 𝐿 = 1 P A condutividade não é apropriada para comparar eletrólitos devido à forte dependência em relação a concentração dos mesmos. Para este propósito é melhor determinar a condutividade molar Λm. Esta é determinada a partir da condutividade específica (e) da concentração(c) da substância na solução eletrolítica conforme: Λm = 103𝐾(𝑆𝐶𝑚̄ ¹) 𝐶(𝑚̄𝑜𝑙𝑐𝑚̄ ³) A resistividade demonstra uma relação em que é possível medir a oposição dos íons da solução eletrolítica ao fluxo de corrente elétrica, considerando também a geometria do meio, ou seja a resistividade depende das características intrínseca e da temperatura. Legenda: R – resistência elétrica (Ω – omhs) ρ resistividade (Ω.m – ohms vezes metro) l – comprimento do corpo (m – metros) A – área transversal do corpo (m² – metros quadrados) O equilíbrio das espécies em solução, bem como a velocidade de algumas reações químicas está diretamente relacionada com a presença e o comportamento de íons em solução. Uma solução que contém íons que conseguem conduzir corrente elétrica é conhecida como uma solução eletrolítica, sendo a substância não dissociada conhecida como eletrólito. Essas características do eletrólito de conduzir corrente elétrica permite o estudo da conduta dos íons em solução, bem como relacionar grandezas físicas medidas na solução para determinações experimentais sobre a concentração, o grau de dissociação e a cinética química de espécies e reações. Uma dessas propriedades de uma solução, a condutância, está relacionada com a capacidade dos íons na solução em conduzir corrente elétrica. É considerado o inverso da resistência. 𝐶 = 1 R A condutância é diretamente proporcional à área e inversamente proporcional à distância(d). 𝐶 = 𝐾 a d A reação estudada neste experimento, entre o acetato de etila e o íon hidróxido, é uma reação de segunda ordem, que tem com o objetivo de determinar a constante de velocidade (k), e a energia de ativação, construção do gráfico da concentração e seu tempo de meia vida. CH3COO-C2H5 + OH ------ CH3COO ̄+ C2H5OH OBJETIVO Determinar a constante de velocidade da reação de saponificação do acetato de etila com hidróxido de sódio, acompanhada por condutimetria. Construir um gráfico da concentração de um dos reagentes contra o tempo de reação. Determinar o tempo de meia vida dessa reação. MÉTODO EXPERIMENTAL Preparou-se duas soluções, uma de NaOH e a outra de acetato de etila. Preparou 250 ml de uma solução de acetato de etila 0,02 mol.dm ̄³. Preparou 250 ml de solução de NaOH 0,02 mol dm ̄³. Numerou-se três béqueres em A, B e C. Pipetou 20 ml de NaOH 0,02 mol dm ̄³ no frasco A mais 80 ml de água destilada. Pipetou 20 ml de NaOH 0,02 mol dm ³̄ no frasco B mais 80 ml de água destilada. Pipetou 20 ml de acetato de etila 0,02 M no frasco C mais 80 ml de água destilada. Lavou-se a célula de condutância e o eletrodo com água destilada e com NaOH do frasco A. Preencheu a célula com o conteúdo do frasco A e mediu-se a condutividade (Lo). Desprezou a solução. Lavou-se a célula e o eletrodo com água destilada. Misturou os conteúdos dos frascos B e C e imediatamente acionou o cronômetro. Lavou-se a célula de condutância e o eletrodo com aproximadamente metade da mistura reagente, desprezando-o ao final. Tornou-se a encher a célula com a outra metade e fazer leituras de 2 em 2 minutos e logo após feita algumas medidas foi-se aumentado o tempo para 4 em 4 minutos, assim fazendo no total 10 leituras. Deixou a reação ocorrer até o dia seguinte para fazer a leitura em tempo infinito (t∞). RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados obtidos foram bem satisfatório, como se mostra na tabela abaixo e nos gráficos. E para se chegar ao dados necessário e os cálculos corretos foram necessários seguir algumas regras. Calcular a concentração inicial e seu volume inicial do acetato de etila. Calculou a densidade do início, com os seguinte dados que se tinha. (0,02mol/l e volume de 500ml) ρ= 0,897g/ml x103 ml/l → ρ= 897 g/L C̄= m V .M = ρ M = 897 g/L 76 g/mol =11,80 mol/L C1V1=C2V2 → V1= 500ml X 0,02 mOL/L 11,80 mol/L = V1= 0,85ml Já para o hidróxido de sódio(NaOH), fez-se necessário primeiro descobrir a massa e logo em seguinte descobriu a concentra final que faltava. Os dados que se tinha era 0,02 mol/L com um volume 0,250 L. C̄= m V .M → m= 0,02 mol/L X 0,250L X 40 g/mol =0,2 g C1V1=C2V2 → C2= 0,02 X 20 100 = C2= 0,004 M Baseado neste cálculos, iniciou os trabalho com acetato de etila e hidróxido de sódio. Logo após, foram feitas as medidas de condutividades da água, hidróxido de sódio e no tempo infinito, obteve-se os seguintes dados: LH2O=12,64 μS/cm; L0 (NaOH)=494,4 μS/cm; L∞=162,6 μS/cm Baseando nos dados obtido no experimento sobre a condutividade, fez-se uma diferença entre a condutividade do sistema reagente pela condutividade da água. Com os dados obtido desta diferença eo tempo de cada ocorrido para cada experimento, fez-se um gráfico representando a condutividade do experimento versus o seu tempo, como mostra abaixo. Gráfico 01-Gráfico dos resultados obtidos Fonte: Elaborada pelo autor Para se obter a constante de velocidade para esta reação, foi-se necessário aplicar a seguinte formula: 𝐾. 𝑇 = Lt − Lo a. (L∞ − Lt) Com isso, calculou-se a velocidade no tempo de 2 minutos, em que é equivalente a 120 segundo, obtendo a seguinte velocidade. 𝐾 . 120 𝑠 = ( 469,46μS/cm − 481,76μS/cm) 0,002 mol/l. (149,96 μS. cm − 469,46 μS. cm) K=0,160 mol/L.S ̄¹L Logo após, foi feito os cálculos para todas as 10 medidas feita no experimento com seus devidos tempos individuais, como mostra na tabela. Para criar um gráfico que representasse a concentração do reagente NaOH e seu tempo, fez-se necessário fazer a diferença da condutividade inicial e final obtido pela a condutividade da agua. Lo= 494,4 – 12,64 →Lo= 481,76μS/cm L∞=162,6 – 12,64 → L∞=149,96μS/cm 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 0 500 1000 1500 2000 Ln ( μ S/ cm ̄¹ ) tempo(s) GRAFICO DO EXPERIMENTO (μS/cm ¹.s ¹) Com isso calculou-se a concentração do íon hidróxido (OH ̄) e do acetato (Ac ̄). ΛoH = Lo a → ΛoH = 481,76 μS/cm 0,002 mol/L = 240880 μS/cm.mol ̄¹.L ¹̄ Λac = L∞ a → ΛoH = 149,96 μS/cm 0,002 mol/L = 74980 μS/cm.mol ̄¹.L ̄¹ Com esses dados pode-se calcular as concentração dos produtos no tempo de 2 min. 𝑋 = Lt − a. Λ OH Λ ac − ΛoH → 𝑋 = 469,46μS/cm − 0,002 mol/l. (240880μS/cm) 74980μS/cm − 240880μS/cm 𝑋 = 0,0000741 𝑚̄𝑜𝑙/𝐿 Assim, fez-se os cálculos para as demais concentrações com diferentes tempo obtidos, como mostra na tabela. Para calcular a concentração do íon hidróxido em 2 minutos, utilizou-se a seguinte formula. C̄= a- x → C̄= 0,002 mol/L – 0,0000741mol/L →C̄=0,001926mol/L Assim, fez-se para cada tempo diferente o cálculo de concentração do íon hidróxido, como mostra na tabela e no gráfico abaixo. Gráfico 02-Gráfico dos resultados obtidos Fonte: Elaborada pelo autor 0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025 0 500 1000 1500 2000 co n ce n tr aç ão (m o l/ L) TEMPO(S) GRAFICO DO EXPERIMENTO( mol/L.S) Para se ter o tempo de meia vida da reação foi necessário fazer uma média das constante de velocidade(k) e utilizar a seguinte formula, assim obtendo o seguinte tempo de meia vida. T1/2= 1 a .K → T1/2= 1 0,002 mol/L . 0,1074 mol/L̄¹.S¹̄ T1/2= 4655,0 S Ou seja, se tempo de meia vida levou 4655,0 segundos, isso equivalente a 77,6 minutos. CONCLUSÃO Conclui-se que os resultados experimentais obtidos estão próximos do valor real. Conclui-se também que, devido a vários erros decorrentes no experimento, como no aparelho, temperatura e dentre outros, não se obteve um resultados tão exatos e preciso como se imaginava. Apesar de algum ocorrido e não sair como planejado, pode-se entender e realizar o objetivo da pratica, assim tendo um desempenho satisfatório na realização. REFERÊNCIA FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Ordem da Reação"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/quimica/ordem-reacao.htm>. Acesso em 21 de maio de 2019. No Artigo. Disponível em: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/363605/mod_resource/content/3/Sapon ificacao.pdf. Acesso em 20/05/2019 No Artigo. Disponível em: http://www.quimica.ufpr.br/mvidotti/cq049- aula04.pdf . Acesso em 20/05/2019
Compartilhar