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Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro - UNIRIO Centro de Ciências Biológicas e da Saúde – CCBS Instituto de Biociências – IBIO Departamento de Ciências Naturais – DCN Disciplina: Química Geral e Inorgânica Professora: Maria Eugênia Sena Aluno: Claudiane Galdino Soares Curso: Ciências Ambientais Turma: C Nº da prática: 03 Prática realizada no dia: 05/11/2019 Cinética Química Rio de Janeiro 2° 2019 I. Introdução A energia cinética compreende a energia do movimento, desta forma a cinética química é o ramo da química que buscar estudar a velocidade das reações. Essas reações podem ser influenciadas por fatores como: superfície de contato, quantidade de reagentes temperatura, pressão, volume, luz e outros. Superfície de contato: um aumento da superfície de contato aumenta a velocidade da reação. Um exemplo é quando dissolvemos um comprimido efervescente triturado: ele se dissolve mais rapidamente do que se estivesse inteiro, isto acontece porque aumentamos a superfície de contato que reage com a água. Concentração de reagentes: para uma reação acontecer é necessário que as moléculas se rompam, e quanto maior for o contato entre elas, mais fácil fica de se chocarem. Uma maior concentração de reagentes significa um aumento das colisões entre as moléculas. Assim, quanto maior a concentração dos reagentes maior será a velocidade da reação. Um exemplo é quando pegamos uma amostra de palha de aço e reagimos com ácido clorídrico concentrado e com ácido clorídrico diluído. Temperatura: quando se aumenta a temperatura de um sistema, ocorre também um aumento na velocidade da reação. Aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas. Pressão: quando os participantes de uma reação são gasosos e se aumenta a pressão desse sistema gasoso, aumenta-se a velocidade da reação. Isso porque o aumento da pressão diminui o volume, intensificando as colisões das moléculas. Luz: Algumas reações químicas se processam com maior velocidade em presença de luz, como por exemplo, a decomposição da água oxigenada. Por isso é que determinados produtos são comercializados em frascos escuros. (Fabiano de Carvalho,2010) Na cinética química um conceito muito importante é o de velocidade média, que se relaciona com a variação na quantidade de um reagente ou produto em um espaço de tempo. Para o cálculo da velocidade média três fórmulas podem ser utilizadas: Figura 1. Imagem das fórmulas de velocidade média II. Objetivos Observação, análise e medição da velocidade das reações III. Materiais e Métodos A. Materiais utilizados 100ml de água quente a 90°c 100ml de água gelada a 10°c 100ml de água tem temperatura ambiente a 25° 1 Balança de precisão 6 Béqueres de 250ml 2 Comprimidos efervescentes com a composição de ácido cítrico e Bicarbonato de sódio 1 Espátula 1 Faca 1 Gral 1 Lápis 1 Pisseta de 500ml 1 Pistilo 3 Vidros de Relógio Cronômetro B. Metodologia Foi separado dois comprimidos que continha ácido cítrico e bicarbonato de sódio, os dois compridos foram cortados ao meio, formando 4 partes, cada pedaço do comprimido foi enumerada de 1 a 4, com auxílio do lápis, os pedaços foram colocados no primeiro vidro de relógio. Logo após foi pego o pedaço de número 4, que foi cortado ao meio, se tornando assim as partes de número 5 e 6. Com o auxílio do gral e do pistilo, o comprimido de número 5 foi triturado se tornando a parte de número 7, o comprimido triturado foi passado para o segundo vidro de relógio. Na balança de precisão o terceiro vidro de relógio foi utilizado para ser tarado o valor de seu peso. Com isso em seguida cada parte do comprimido foi pesado na balança de precisão, o comprimido que foi macerado, foi transferido com o auxílio da espátula para o vidro de relógio. Com as partes dos comprimidos já pesados na balança de precisão, cada béquer foi enchido de água, o primeiro béquer de 250ml foi enchido com 100ml de água quente a 90°c, o segundo béquer de 250ml foi enchido com 100ml de água gelada, na temperatura de 10°c. Na pisseta de 500ml, obtinha a água na temperatura ambiente de 25°c, que a água da mesma foi passada para o terceiro, quarto e quinto béquer, cada um atingindo a marca de 100ml. Como todos os béqueres já cheios de água, cada parte do comprimido foram colocados em cada béquer, o comprimido de número 3 foi colocado no béquer que continha a 100 ml de água quente a 90°c, o comprimido de número 1 foi colocado no béquer que continha a água gelada a 10°c, o comprimido de número 2 foi colocado no béquer que continha a água em temperatura ambiente a 25°c. O comprimido de parte número 6, foi adicionado em um béquer que possuía água em temperatura ambiente a 25°c. O comprimido de número 7, que estava triturado, foi adicionado em um béquer que estava em temperatura ambiente a 25°c. As reações de cada parte do comprimido, foi cronometrado e os cálculos estequiométricos foram feitos a partir de umas das partes escolhidas. C. Esquema de Aparelhagem Figura 2. Materiais usados para cinética das reações Legenda: 1-Vidro de relógio, 2-Gral, 3-Pistilo,4-Pisseta de 250ml,5- Béquer,6- Faca,7- Espátula,8-Comprimido efervescente. Figura 3. Materiais usados para a medição de massa Legenda: 1-Vidro de óculos, 2-Balança de precisão, 3- Vidro de óculos para tara. IV. Resultados e discussões Como foi descrito anteriormente, foi observado e cronometrado a reação de cada comprimido em águas de temperaturas diferentes. Os dados coletados, assim como a sua velocidade média podem ser visualizados na tabela a baixo. Tabela 1. Resultados obtidos e o cálculo de sua velocidade média Parte do Comprimido Massa(g) Tempo de Reação na água gelada (s) A Tempo de reação na temperatura ambiente (s) B Tempo de reação na temperatura de 80 a 900°c (s) C Velocidade média Vm=massa/tempo A B C 1 1,98g 60s - - 0,033 2 2,25g - 45,95s - 0,048 3 2,07g - - 37,35s 0,055 6 0,85g - 38,31s - 0,022 7 0,80g - 6s - 0,13 De acordo com a tabela apresentada podemos relacionar com os princípios da cinética química: superfície de contato, temperatura, concentração... O composto de número 3, foi dissolvido em temperatura mais alta e em menos tempo, comparado com os de número 1 e 2, que possuem a massa quase semelhante ao de número 3. Podemos observar também que ao diminuir o tamanho e a massa do comprimido, mesmo em temperatura ambiente, ele se dissolve mais rápido que os compostos, de número 1 e 2, por influência de seu tamanho, porém se dissolve mais devagar que o de número 3, por decorrência da temperatura. Mesmo com a gramatura parecida, o comprimido de número 7 possui a capacidade de se dissolver mais rápido comparado ao comprimido de número 3, mesmo que os dois obtiveram a mesma temperatura. Isto se deu pois como o comprimido foi triturado, a sua superfície de contato foi ampliada, aumentando a velocidade da reação. O fragmento escolhido para os cálculos estequiométricos foi o de número 7, inicialmente se baseando pela reação química do ácido cítrico e o bicabornato de sódio já balanceados: C6H8O7 + 3NaHCO3 → 3H2O + 3CO2 + C6H5Na3O7 Com base no balanceamento e nas informações disponibilizadas pelo fabricante do comprimido, sabemos que cada um possui 4g. Bicarbonato de Sódio: 1,854-------4g 0,80-------x x=1,72g de bicarbonato de sódio para 0,80g de comprimido. 3mols de NaHCO3-------252g (3x84g=massa de 1mol) x-------1,72g x=0,006 mols de bicarbonato de sódio no fragmento 7 Vm=mol/s Vm=0,06/6 Vm=0,01s Ácido Cítrico: 1,413-------4g 0,80g-------x x=2,26g de ácido cítrico para 0,80g de comprimido. 1 mol de C6H807-------192g (massa de 1 mol) x--------2,26g x=0,011mols de ácido cítrico no fragmento 7 Vm=mols/ Vm=0,011/6 Vm=0,001s V. Conclusão De acordo com os experimentos realizados, podemos observar que a temperatura e a superfície de contato possuem bastante influência na velocidade da reação. Desta forma o objetivo da atividade propostafoi alcançado com sucesso. Podemos concluir também que a cinética química é extremamente importante para indústria farmacêutica, pois com ela pode ser estudado o tempo de reação que um remédio tem para ser absorvido no corpo, e também é de extrema importância para a indústria automobilística, para garantir a segurança de seus usuários, pois o airbag é formado por um dispositivo que contém a mistura química de NaN3 (azida de sódio), KNO3 e SiO2 que é responsável pela liberação do gás. Esse dispositivo está acoplado a um balão que fica no painel do automóvel e quando ocorre uma colisão (ou desaceleração), os sensores localizados no para-choque do automóvel transmitem um impulso elétrico (faísca) que causa a detonação da reação. Alguns centésimos de segundo depois, o airbag está completamente inflado, salvando vidas. VI. Referências Bibliográficas CARVALHO, Fernando de, Química Geral: Química Inorgânica. IFES. Santa Teresa, 2010. SOUZA, Líria Alves de. "Airbag e reação de decomposição "; Brasil Escola. Disponível em:https://brasilescola.uol.com.br/quimica/air-bag-reacao- decomposicao.htm. Acesso em 11 de novembro de 2019. https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/quimica/cinetica-quimica
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