DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO DE UMA REAÇÃO QUÍMICA IÔNICA - FINAL

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS 
FACULDADE DE QUÍMICA 
 
 
LORENA LIMA BATISTA 
LEANDRO SANTOS QUEIROZ 
MARCOS ANDRÉ DE SOUZA BRANDÃO 
ADRIANO SANTOS DO AMOR DIVINO LIMA 
FRANCISCO LEONARDO CARNEIRO OLIVEIRA 
KEILA CRISTINA FONSECA DELGADO 
LUANNA KARYNA OLIMPIO DA PAIXÃO 
MARICÉLIA LOPES DOS ANJOS 
TIAGO SERGIO ALEIXO BARROS 
VIVIANE MELO WRIGHT 
 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO DE UMA REAÇÃO QUÍMICA 
IÔNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
BELÉM - PA 
2014 
 
 
LORENA LIMA BATISTA 
LEANDRO SANTOS QUEIROZ 
MARCOS ANDRÉ DE SOUZA BRANDÃO 
ADRIANO SANTOS DO AMOR DIVINO LIMA 
FRANCISCO LEONARDO CARNEIRO OLIVEIRA 
KEILA CRISTINA FONSECA DELGADO 
LUANNA KARYNA OLIMPIO DA PAIXÃO 
MARICÉLIA LOPES DOS ANJOS 
TIAGO SERGIO ALEIXO BARROS 
VIVIANE MELO WRIGHT 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO DE UMA REAÇÃO QUÍMICA 
IÔNICA 
 
 
 
Relatório apresentado como 
requisito parcial para obtenção de 
aprovação na disciplina Cinética 
Química experimental, no Curso de 
Química Bacharelado, pela 
Universidade Federal do Pará 
(UFPA). 
 
 
Prof. Dr. (a) Ana Paula 
 
 
 
 
BELÉM - PA 
2014 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................. 4 
1.1. ENERGIA DE ATIVAÇÃO ..................................................................... 4 
1.2. DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO DA REAÇÃO ........... 6 
2. OBJETIVO ................................................................................................... 7 
3. MATERIAS E REAGENTES ........................................................................ 8 
4. METODOLOGIA .......................................................................................... 9 
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................. 10 
6. CONCLUSÃO ............................................................................................ 11 
7. QUESTÕES ............................................................................................... 12 
8. REFERÊNCIAS ......................................................................................... 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
1.1. ENERGIA DE ATIVAÇÃO 
A ocorrência de uma reação química está relacionada com o contato entre 
as moléculas reagentes e a uma energia mínima necessária - a energia de 
ativação - para que ocorra a reação e a formação de produtos, em termos de 
potencial em um passo intermediário da reação necessário para que ocorra a 
transformação dos reagentes em produtos. A formação dos produtos a partir dos 
reagentes é um processo gradual em que as ligações dos reagentes são 
quebradas e ocorre a formação dos produtos. 
Esse estado de formação é chamado de complexo ativado, sendo 
possível formular a velocidade de reação em termos de propriedades dos 
reagentes e do estado de transição, no qual as moléculas integrantes formam o 
complexo ativado, sendo a velocidade da reação o número de complexos 
ativados que passam por segundo sobre o topo da barreira potencial com uma 
energia mínima para a ocorrência da reação. Por exemplo, uma reação 
exotérmica binária A + B = AB, o complexo ativado pode ser representado por 
AB*. Sendo o complexo ativado superior à energia dos reagentes, a diferença 
entre a energia dos reagentes e da energia do complexo ativado é denominada 
energia de ativação (ΔH*). 
Para uma reação exotérmica onde se é fornecida energia para que seja 
superada a energia de ativação e ocorra formação de produtos, o caminho da 
reação e sua energia de ativação são demonstrados graficamente como no 
exemplo da figura abaixo: 
 
Figura 1 - Representação gráfica de uma reação exotérmica demonstrando a energia de 
ativação para essa reação. 
 
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Quando uma reação é endotérmica, liberando energia para a formação 
dos produtos, seu comportamento no caminho da reação é demonstrado de 
forma graficamente contrária à reação exotérmica, fornecendo menos energia 
que o necessário para formação de produtos. 
 
Figura 2. Representação gráfica de uma reação endotérmica demonstrando a energia de 
ativação para essa reação. 
 
Os catalisadores influenciam na velocidade de uma reação porque 
alteram a energia envolvida na ocorrência da mesma; a energia de ativação 
necessária para que haja a formação do complexo ativado a partir dos reagentes 
diminui, porque a presença do catalisador oferece um caminho alternativo e 
menos energético para que a reação ocorra, e isto faz com que a reação ocorra 
com maior velocidade. Assim, a representação gráfica para uma comparação 
entre uma reação exotérmica catalisada e a mesma reação não catalisada: 
 
 
Figura 3. Gráfico demonstrando a comparação energética entre uma reação exotérmica 
catalisada e uma reação exotérmica não-catalisada. 
 
6 
 
 A energia de ativação pode também ser aumentada com a adição de inibidores, 
que são substâncias que diminuem a velocidade de reação. Um inibidor desvia 
um dos reagentes para uma reação alternativa, de menor energia de ativação, 
sendo consumido preferencialmente nesta reação do que na reação que 
ocorreria sem a presença do inibidor. 
 
1.2. DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO DA REAÇÃO 
 
A constante cinética k de uma reação química depende da temperatura, 
sendo envolvida com outras duas constantes, entre elas a energia de ativação. 
Segundo Arrhenius: 
𝑘 = 𝐴𝑒
−∆𝐻
𝑅𝑇 
Onde A é outra constante chamada de fator pré-exponencial, R a 
constante dos gases e T a temperatura absoluta. 
Determinando experimentalmente a energia de ativação da reação: 
 
S2O8-2 + 2 I- = 2 SO4-2 + I2 
 
Sendo que a reação será executada de tal forma que o íon do iodeto 
estará em excesso. Já que a reação é de 1ª ordem com relação ao íon persulfato, 
sendo usada a equação cinética correspondente a essa ordem. 
 
In[S2O8-2]0 . ln [S2O8-2]t = k.t 
 
Dessa forma, o mecanismo da reação pode ser compreendido para 
determinar a constante cinética da energia de ativação. 
 
 
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2. OBJETIVO 
 
Determinar, a partir de dados experimentais, o valor da energia de 
ativação a partir de uma reação entre S2O8-2 e I-. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. MATERIAS E REAGENTES 
 
 Solução amido 1% 
 Solução de iodeto de potássio 0,5 mol.L-1 
 Solução de persulfato de potássio 0,002 mol.L-1 
 Solução de tiossulfato de potássio 0,001 mol.L-1 
 Cuba de gelo 
 Gelo 
 2 termômetros 
 2 erlenmeyers de 250 ml 
 1 pipeta volumétrica de 10 ml 
 2 pipetas volumétrica de 20 ml 
 Cronômetro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. METODOLOGIA 
 
Em um erlenmeyer foram transferidos 20 ml de solução de iodeto de 
potássio e ao mesmo erlenmeyer foram adicionados 10 ml de solução de 
tiossulfato de potássio. Em um segundo erlenmeyer foram adicionados 20 ml de 
solução de persulfato de potássio e 5 gotas de solução de amido. 
Os dois erlenmeyers foram levados ao banho de gelo, até atingir o 
equilíbrio a temperatura de 10º C, ao atingir a temperatura em equilíbrio 
misturava uma solução a outra instantaneamente e imediatamente marcava o 
tempo com o cronometro sempre agitando a mistura até que ocorre se a reação 
anotando seu tempo final. O procedimento foi repetido nas temperaturas de 
10,15, 20, 30 e 35º C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Os resultados obtidos experimentalmente estão expressos na tabela 1. 
 
Tabela 1. Resultados obtidos da reação. 
T (K) t (s) T-1 (K-1) Ln t 
283.15 485.40 0,00353 6,18497 
288.15 422.40 0,00347 6,04595 
293.15 394.20 0,00341 5,97686 
303,15 66.00 0,00330 4,18965 
308,15 59,00 0,00325 4,07754 
 
O gráfico do Ln t em função de T-1, está mostrado no gráfico 1.. 
 
Gráfico 1. Ln t versus T-1
 
 
A equaçãoda reta obtida no gráfico 1 podemos comparar com a seguinte 
equação a = - Ea/R. A partir da comparação podemos achar a energia de 
ativação, que está na equação abaixo. 
Ea = - a x R 
Ea = 8494,6 x 8,314 = 70,62 kj/mol 
y = 8494,6x - 23,514
R² = 0,8977
4,00000
4,50000
5,00000
5,50000
6,00000
6,50000
0,00320 0,00325 0,00330 0,00335 0,00340 0,00345 0,00350 0,00355
L
n
 t
T-1
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6. CONCLUSÃO 
 
Os dados experimentais permitiram determinar o valor de 70,62 kJ/mol 
para a energia de ativação desta reação. Erros como anotar o tempo certo de 
viragem, soluções não padronizadas e variações da temperatura podem 
explicam o baixo valor do coeficiente de linearidade consequentemente 
interferindo no cálculo da energia de ativação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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7. QUESTÕES 
a) Discuta os erros experimentais. 
 
O erro experimental mais notável é a medição do tempo, já que a 
mudança de coloração é muito rápida, o que torna difícil a determinação do 
momento exato em que a mudança ocorre. Além do tempo, a temperatura 
também é um fator de erro, já que foi possível observar que era difícil manter as 
soluções à mesma temperatura antes de misturá-las. 
 
b) Qual o sentido físico da energia de ativação? 
 
A energia de ativação é a energia que deve ser fornecida aos reagentes 
para que a reação possa ser iniciada. Em um sentido físico, também pode ser 
considerada em termos do grau de agitação que as partículas dos reagentes 
precisam ter para que suas colisões possam ser mais efetivas e possam dar 
origem aos produtos. 
 
c) Deduza a equação usada no tratamento dos dados experimentais. 
 
y = ln k = ln 1/t, a = - Ea/R e b= ln A 
 
d) Quais os fatores que influenciam o valor da energia de ativação? 
 
A temperatura em que a reação ocorre e o uso de catalisadores / 
inibidores. 
 
e) Discuta os efeitos de um catalisador na velocidade de uma reação e na 
energia de ativação da mesma. 
 
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Quando se utiliza um catalisador (considerando como catalisador apenas 
as substâncias que aceleram a reação, desconsiderando-se os inibidores, que 
também são classificados como catalisadores, apesar de terem efeito 
retardatário na velocidade da reação), aumenta-se a velocidade da reação. Já a 
energia de ativação é diminuída pelo uso de um catalisador. Isto porque o 
catalisador oferece um caminho alternativo para a reação, formando 
intermediários que requerem menor energia para se formarem e também para a 
formação dos produtos, e que, portanto, se formam e dão origem aos produtos 
mais rapidamente. 
 
f) Uma determinada reação de 2° ordem tem as seguintes constantes de 
velocidades em função da temperatura: 
 
Temperatura (°C) 0 18 24 30 
k.105 (l.mol.s-1) 5,6 48,8 100 108 
 
Determine a energia de ativação desta reação 
g) Numa reação semelhante à do experimento obtiverem-se os seguintes 
resultados: 
Tempo (s) 136 172 326 1033 
T (K) 308 303 293 279 
 
Qual a energia de ativação desta reação? Compare este valor com o obtido 
experimentalmente. 
 
A equação da reta e o coeficiente de linearidade para os dados acima é y 
= 6069,7x - 14,856; R² = 0,9953, então a energia de ativação será: 
Ea = 6069,7 x 8,314 = 50,5 kj/mol 
 
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8. REFERÊNCIAS 
ATKINS, P. Físico-química. Tradução de Edilson Clemente da Silva. Rio de 
Janeiro: LTC, 2008. 
 
MOORE, Walter Jonh. Físico-química. Vol. 1. Tradução de Helena Li Chun. São 
Paulo: Edgard Bluncher, 1976.