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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 Nome: Patrícia C Curso: Biologia N° da Prática: 4 Prática realizada no dia: 25/11/2019 Data de entrega do relatório: 02/12/2019 Cinética Química Rio de Janeiro 2° Semestre 2019 • Introdução: A cinética química é uma área da química que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que alteram sua velocidade. A cinética química é o estudo das velocidades das reações químicas, nela é usada a variável tempo, ou seja, se estabelece o tempo necessário para que a transformação ocorra. Está baseada em processos químicos experimentais. O método consiste em montar a equação que mostra um determinado fenômeno e resolvê-la, obtendo a função que representa a variação da concentração dos reagentes com o passar do tempo. [1] O conhecimento da cinética é muito importante, pois na físico-química, tem aplicação para o estudo das ligações químicas, na química orgânica para a determinação dos mecanismos de reação, em engenharia química, para o desenvolvimento de teorias de combustão, explosões, etc. No âmbito farmacêutico, é importante nos estudos de estabilidade e degradação de medicamentos. [1] Os reagentes encontram-se no primeiro membro e os produtos o segundo: A + B → C + D Reagentes Produtos Além da importância comercial da cinética química, ela está presente no dia a dia, como por exemplo, a combustão de uma vela. [2] As velocidades das reações químicas podem variar, pois dependem de muitos outros fatores. A concentração de reagentes altera, pois quanto maior sua concentração, maior será a velocidade da reação, já que para que haja uma reação é necessário que as moléculas se choquem. [2] A superfície de contato é outro fator que altera a velocidade da reação, o seu aumento faz com que haja um aumento na velocidade em que ocorre a reação. Outro fator é a pressão que, quando esta aumenta, aumenta também a velocidade na qual reage. O aumento da temperatura faz com que a reação ocorra mais rapidamente também, pois aumenta a energia cinética das moléculas. Já os catalisadores são substâncias que aumentam a velocidade da reação sem que sejam consumidos, e eles permitem que a reação faça um caminho que exija menor energia de ativação. [2] A velocidade média da reação é calculada pela relação entre a quantidade de um reagente (ou produto) que é consumido (ou produzido) e o tempo gasto para isso. [3] As quantidades de substâncias são medidas em mol/L, massa, volume (gases) e o intervalo de tempo é dado em segundos, minutos ou horas.[3] • Objetivos: Através da prática realizada foi possível reconhecer os fatores que determinam a velocidade de uma reação química, visando quando se quer acelerar reações para obter produtos no menor tempo possível ou retardar reações. • Materiais e métodos: • Materiais utilizados: ● Água em diferentes temperaturas ● Balança ● Béquer ● Comprimidos de Sonrisal ● Erlenmeyer de 250 mL ● Espátula ● Gral ● Papel Alumínio ● Pistilo ● Proveta ● Tela de amianto ● Vidro de relógio ●Cronômetro • Metodologia: Para o início da aula prática, dois comprimidos efervescentes de Sonrisal foram pesados, em um papel alumínio. Após a pesagem dos dois comprimidos, as massas de cada um foram anotadas. Em seguida, foram cortados com a ajuda de uma faca. O primeiro comprimido foi cortado em duas partes, 1 e 2, logo após, foi cortado em mais duas partes, 3 e 4, e a 4ª parte foi dividida novamente aproximadamente na metade, resultando nas partes 5 e 6. A 5ª parte foi triturada usando o gral e um pistilo. Posteriormente, com a ajuda de uma proveta de 100 mL, foi transferido 100 mL de água destilada gelada para um erlenmeyer, e a esse erlenmeyer, foi acrescentado a parte 1 do comprimido efervescente e, assim, foi anotado o tempo necessário para a reação estar completa e o comprimido totalmente dissolvido. Feito isso, e os valores anotados, foi iniciada a preparação da segunda reação. Foi adicionado 100 mL de água na temperatura ambiente a uma proveta e, transferindo em seguida para o erlenmeyer. Posteriormente, foi adicionada a parte 2 do comprimido e após observar o tempo necessário para a reação se completar, os valores foram anotados. A um terceiro erlenmeyer foi adicionada, com a ajuda de uma proveta,100 mL de água destilada próxima à fervura e, após isso, foi transferida para um erlenmeyer. O erlenmeyer contendo a água próxima à fervura foi colocado na bancada, com o apoio de uma tela de amianto. Logo depois, parte 3 do comprimido foi adicionado ao erlenmeyer contendo a água próxima à fervura. Em seguida, foi observado o tempo até a reação ser completada e o valor foi anotado. À uma proveta foi adicionada 100 mL de água na temperatura ambiente e transferido para um erlenmeyer. Feito isso, foi introduzida a parte 6 do comprimido, e assim, foi observado o tempo necessário para a dissolução do comprimido. Ao último erlenmeyer, foi adicionado 100 mL de água destilada na temperatura ambiente, e depois a parte 7 do comprimido (metade que foi triturada), foi introduzido ao erlenmeyer. O tempo de reação para dissolver todo o comprimido, foi observado e anotado o valor. Ao fim da prática todos os materiais foram lavados com detergente e com água destilada, e os que necessitavam foram colocados na estufa. • Resultados e discussão: Parte do comprimi do Mass a (g) Temp o de reaçã o na água gelad a (s) A Tempo de reação na temperatu ra ambiente (s) B Tempo de reação na temperatu ra de 80 a 90° C (s) C Velocida de média. Vm = massa / tempo Velocida de média. Vm = massa / tempo Velocida de média. Vm = massa / tempo - - - - - A B C 1 1,98g 43,51 g - - 0,0445g/ s - - 2 1,92g - 33,36s - - 0,0576 - g/s 3 2,04g - - 33,55s - - 0,0608g/ s 6 0,82g - 25,80s - - 0,032g/s - 7 0,94g - 9,36s - - 0,10g/s - Os comprimidos 1, 2, 3, 6 e 7 foram pesados e suas massas anotadas. As massas foram respectivamente: 1,98g, 1,92g, 2,04g, 0,82g e 0,94g. Após isso, foi calculado as velocidades médias das reações. Para o cálculo da velocidade média, deve ser feito da seguinte forma: dividir a massa pelo tempo de todas as partes dos comprimidos: Comprimido 1: Vm = 1,98 g / 43,51 s = 0,0455 g/s Comprimido 2: Vm = 1,92 g / 33,36 s = 0,0576 g/s Comprimido 3: Vm = 2,04 g / 33,55 s = 0,0608 g/s Comprimido 6: Vm = 0,82 g / 25,80 s = 0,032 g/s Comprimido 7: Vm = 0,94 g / 9,36 s = 0,10 g/s Com os valores obtidos, é possível observar que a velocidade da reação é mais rápida quando a temperatura está próxima à fervura, no comprimido 3, sendo de 0,0608 g/s. A segunda velocidade mais rápida é quando foi triturada a parte 7 do comprimido, pois há uma maior superfície de contato, sendo a velocidade de 0,10 g/s. À temperatura ambiente, a temperatura é um pouco mais lenta, sendo nos comprimidos 2 e 6 de 0,0576 g/s e 0,032g/s, respectivamente. Na água gelada, a reação é a mais lenta de todas, sendo de 0,0455 g/s. A velocidade média do bicarbonato em quantidade de matéria por tempo em segundos (número de mols por segundo) é calculada por: Vm NaHCO3 = 2,53 x 10-4 mol/s, pois: 1 comprimido 3,96 g ------ 1,854g NaHCO3 1,98 g ------ X X = 0,927 g 1 mol ------ 84 g Y ------ 0,927 g Y = 0,011 mols 0,011mols / 43,51 s = 2,53 X 10-4 mols/s A velocidade média do ácido clorídrico em quantidade de matéria por tempo em segundos (número de mols por segundo) é calculadapor: Vm C6H8O7 = 8,457 X 10-5 mol/s, pois: 1 comprimido 3,96 g ------ 1,413 g C6H8O7 1,98 g ------ X X = 0,7065 g 1 mol ------ 192 g Y ------ 0,7065 g Y = 3,68 X 10-3 mols 3,68 X 10-3 mols / 43,51 s = 8,4578 X 10-5 mols/s Ao multiplicar a velocidade média de C6H8O7 por 3 é possível perceber que o valor fica igual a velocidade média de NaHCO3, isso ocorre, pelo fato, do ácido cítrico ser 3 vezes mais rápido do que o bicarbonato de sódio. Na reação do ácido cítrico com o bicarbonato ocorre uma divisão fazendo com que o ácido cítrico e o bicarbonato de sódio resultem em dióxido de carbono + água + citrato de sódio: C6H8O7(aq) + 3NaHCO3(aq) → 3H2O(l) + 3CO2(g) + C6H5Na3O7(aq) • Conclusão: Através da aula prática realizada foi possível concluir que, visando a teoria de cinética química, foi observado que as reações foram bem-sucedidas, uma vez que os resultados obtidos com os cálculos de velocidade média, de cada parte dos comprimidos resultaram no comportamento esperado para suas condições específicas, que alteram na sua velocidade. • Referências bibliográficas: [1] Cinética Química. Disponível em: <http://www.iq.ufrgs.br/ead/fisicoquimica/cineticaquimica/cinetica_quimica_introducao.ht ml>; Acessado em 30 de Novembro de 2019 às 21:45 [2] Cinética Química. Disponível em: <http://www.brasilescola.com/quimica/cinetica- quimica.htm>; Acessado em 30 de Novembro de 2019 às 22:20 [3] Cinética Química. Disponível em: <http://www.agamenonquimica.com/docs/teoria/fisico/cinetica.pdf>; Acessado em: 30 de Novembro de 2019 às 23:19 http://www.iq.ufrgs.br/ead/fisicoquimica/cineticaquimica/cinetica_quimica_introducao.html http://www.iq.ufrgs.br/ead/fisicoquimica/cineticaquimica/cinetica_quimica_introducao.html http://www.brasilescola.com/quimica/cinetica-quimica.htm http://www.brasilescola.com/quimica/cinetica-quimica.htm http://www.agamenonquimica.com/docs/teoria/fisico/cinetica.pdf
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