Prática 4 - Roteiro Artigo - Cassia_Fernanda_JoãoPedro_Luan_Lucas

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Roteiro Prática 4 – Artigo: Cinética da redução do azul de metileno por ácido ascórbico.
Objetivo: Determinar a ordem de reação do ácido ascórbico e o azul de metileno catiônico, através dos valores de absorbância pelo método da espectrofotometria.
Introdução
Na determinação da cinética química temos que levar em consideração alguns parâmetros que são ignorados pela termodinâmica, como destaca a literatura “[...] os detalhes das mudanças que os átomos e moléculas sofrem durante as reações e as velocidades de cada etapa” (ATKINS, 2012, p. 561). 
Uma das formas de fazer essa determinação é pela técnica da espectrofotometria (figura 1) de uma reação, nesse caso, entre o azul de metileno (AM+) com o ácido ascórbico (H2A), conhecido comercialmente como “Vitamina C”.
	Figura 1 – (a) Funcionamento do espectrofotômetro; (b) Espectrofotômetro.Regulador de onda (nm)
 (a)
(b)
Cubeta
Fonte: (a) Prime Scientific; (b) Autores
Essa reação é de fácil observação da velocidade pois o AM+ é um corante catiônico que pode ser reduzido facilmente à sua forma hidrogenada azul de leucometileno (AL+), e quando reagido com H2A ocorre essa redução (figura 2), onde há perda de sua cor gradualmente por se tratar de uma reação de oxirredução. Através dessa transformação química (mudança de cor) associado com a técnica da espectrofotometria é possível determinar a ordem de reação bem como sua constante de velocidade, pelo decaimento das curvas de absorbância em um intervalo de tempo de uma pseudo-primeira ordem.
	Figura 2 - Reação oxirredução do AM+ com H2A.
Fonte: Autores
Portanto a lei de velocidade do AM+ com H2A pode ser expressa conforme a equação 1.
					(1)
Onde os expoentes a e b são as ordens de reação em relação aos AM+ e H2A respectivamente, sendo a soma deles a ordem global da reação, e o k a constante de velocidade, onde o sinal negativo demonstra que os reagentes estão sendo consumidos.
Para uma reação de pseudo-primeira ordem em relação ao AM+ podemos ter a seguinte expressão (equação 2)
 				 (2)
Fazendo um rearranjo e aplicando a operação matemática de integração, temos:
Chegando na equação 3, na qual ao plotar um gráfico de ln (At - A∞) em função do tempo, é possível determinar a ordem de reação, e através do coeficiente angular determinar o valor da constante de velocidade.
 				 (3)
Onde At e A∞ são as absorbâncias das soluções medidas em um certo intervalo de tempo.
Materiais
- Soluções:
· Azul de metileno (3,9 x 10-4 M)
· Ácido ascórbico (0,10 M)
· Ácido clorídrico (1,2 M)
- Termômetro
- Cronometro
- Proveta
- Pipetas graduada e volumétrica
- Pipeta Pasteur
- Erlenmeyer
- Espectrofotômetro
Procedimento Experimental
Primeiro separe as soluções de H2A 0,10 M, ácido clorídrico (HCl) 1,2 M e AM+ 3,9 x 10-4 M a serem utilizadas, o procedimento será dividido em 3 partes A, B e C cada parte é composta por amostras de cada um dos reagentes citados acima, dois reagentes permanecerão constantes enquanto o terceiro irá variar, na parte A iremos manter constantes [H2A] e [HCl], na parte B temos [AM+] e [HCl] constantes, e por fim na parte C mantem-se constantes [AM+] e [H2A]. Anotar a temperatura ambiente.
	Tabela de preparo parte A
	 Reagentes
Soluções
	HCl (mL)
	H2A (mL)
	AM+ (mL)
	H2O (mL)
	A1
	5
	6
	2
	10
	A2
	5
	6
	1
	11
	A3
	5
	6
	0,5
	11,5
	Tabela de preparo parte B
	 Reagentes
Soluções
	HCl (mL)
	H2A (mL)
	AM+ (mL)
	H2O (mL)
	B1
	5
	1
	1
	23
	B2
	5
	2
	1
	22
	B3
	5
	5
	1
	19
	Tabela de preparo parte C
	 Reagentes
Soluções
	HCl (mL)
	H2A (mL)
	AM+ (mL)
	H2O (mL)
	C1
	2
	10
	2
	8
	C2
	4
	10
	2
	6
	C3
	8
	10
	2
	2
Com as soluções prontas deve-se misturar os componentes do mesmo grupo, sempre misturando primeiro os ácidos e, por fim, adicionando o AM+. Logo após adicionar o AM+ uma parte da solução obtida será coletada como amostra e posta em uma cubeta para que o avanço da reação possa ser acompanhado através de um espectrofotômetro uma vez que a solução terá sua cor alterada devido a redução do AM+ em AL+, a medição com o espectrofotômetro deve ocorrer a cada 5 segundos, no comprimento de onda igual 665 nm (espectro com máximo de absorção na região do vermelho).
Tratamento de dados
Questões para orientar o tratamento dos dados coletados:
1. Calcule as concentrações iniciais dos reagentes: AM+, H2A e HCl que compuseram os três conjuntos de reações (A, B e C).
2. Plote um gráfico da absorbância em função do tempo para cada conjunto de reações, isto é, cada gráfico deverá conter três curvas. Em seguida analise a diferença de tempo em que cada gráfico alcançou estabilidade. 
3. Uma vez que o HCl possui influência sobre a velocidade da reação a equação (1) toma a forma da equação (4), podendo ser reduzida a equação (2), ao ser considerado que kexp pode ser expresso pela equação (5). Neste sentido, determine os parâmetros da lei de velocidade da reação, isto é: a, b, c, k0 e k1.
 				(4)
				 (5)
3.1. Para determinar os parâmetros é necessário primeiramente determinar o kexp, para tanto AM+ será submetido a primeira ordem de reação, logo, a = 1, e então plote um gráfico do ln A em função do tempo, de acordo com a equação (3).
3.2. Para determinar o parâmetro b, será preciso considerar a equação (5) transformada em uma equação linearizada, como demonstra a equação (6), então plote um gráfico do log kexp em função do log [H2A].
 			(6)
3.3. Para determinar o parâmetro k0 será antes determinada uma expressão que o contenha, para tanto, será necessário submeter o HCl a primeira ordem de reação, logo, c = 1, bem como será considerada a manipulação da equação (5), como demonstra a equação (7), então plote um gráfico de kexp em função da [H2A].
 				 (7)
3.4. Para determinar o parâmetro k1 será considerada a manipulação da equação (5), como demonstra a equação (8), então plote um gráfico de kexp e função da [HCl].
 			 (8)
3.5. Substituindo o valor de k1 na expressão determinada no item 3.3. é possível determinar o valor de k0. Dessa forma, analise o valor de ambos os parâmetros e justifique o motivo da possível diferença entre os valores.
Referências 
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. 
MOWRY, S.; OGREN, P. J. Kinetics of Methylene Blue Reduction by Ascorbic Acid. Journal Of Chemical Education, [s.l.], v. 76, n. 7, p. 970-973, jul. 1999. American Chemical Society (ACS). http://dx.doi.org/10.1021/ed076p970.
PRIME Scientific. 2020. Ziryab Imad Ali Ahmed. Disponível em: https://prime.erpnext.com/blog/application-knowledge/theory-and-practice-of-spectrophotom etric-measurements. Acesso em: 18 abr. 2020.
SILVA, Claudio Hanashiro Barbosa. Físico-Química Experimental. 2008. 26 f. Monografia (Especialização) - Curso de Química, Instituto de Química - USP, USP, São Paulo, 2008. Disponível em: http://www2.iq.usp.br/pos-graduacao/images/documentos_pae/2sem2008/fisi co_quimica/claudio.pdf. Acesso em: 18 abr. 2020.
Alunos: 
Cássia Yumi Kubo
Fernanda Kelly Alves de Souza
João Pedro Ponciano
Luan Nicoleto André
Lucas Henrique Batista