Química Experimental 1 - Relatório 9

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Cinética da reação da acetona com o iodo
	Experimnto 9
	Krissia Vitória do Nascimento Morais
	
	Departamento de Química Fundamental
Universidade Federal de Pernambuco
	
	Data da prática: 20/08/2021; Data de entrega do relatório: 28/08/2021
	
	Resumo:
Este experimento tem por finalidade o estudo cinético da reação da acetona com o iodo. Para isso, foram realizados 10 ensaios com diferentes volumes de acetona, iodo, água destilada, assim como também temperaturas variadas. Dessa forma, observando o tempo de ocorrência das reações, foi possível obter a ordem de 2,67 da reação global, as velocidades e as constantes de velocidade
	
Química Geral Experimental 1, Krissia Vitória do Nascimento Morais, Experimento 9
Introdução
Situações nas quais é possível observar quando uma reação é mais rápida ou mais lenta são recorrentes diariamente. Enquanto a panela de pressão é utilizada para acelerar uma reação, a geladeira causa o efeito contrário. Diante disso, a cinética química tem por objetivo o estudo da velocidade dessas reações, levando em consideração a influência de fatores como: temperatura, pressão e concentração [1].
Tendo em vista a composição da matéria, as reações ocorrem quando se há colisões entre as moléculas. Dessa forma, a velocidade da reação é dada pela frequência na qual as colisões ocorrem. Por isso, os principais fatores que impactam a velocidade são os que interferem nas colisões entre as partículas[2]. Todavia, é importante ressaltar que nem toda colisão resulta numa reação; assim, a energia mínima gerada necessária para uma reação ocorrer, é denominada energia de ativação. 
Diante disso, a velocidade de uma reação pode ser então definida como a variação da concentração de reagentes e produtos em um dado intervalo de tempo.
 Sendo assim, no aprofundamento do conhecimento acerca do comportamento de uma reação, o estudo da cinética é de grande importância; pois, através dele é possível controlar a reação, tanto retardando quanto acelerando a velocidade de acordo com o que necessita. Pensando nisso, no experimento realizado é feito o estudo da reação do iodo com o ácido clorídrico, visando a obtenção da ordem, velocidades e as constantes das reações. Mostrando como a variação de temperatura e da concentração interferem na velocidade da reação.
Procedimento Experimental
Foram realizadas análises de 10 soluções em temperaturas variadas e diferentes volumes de água destilada, iodo, ácido clorídrico e acetona, de acordo com os dados da tabela 1. Com os tubos de ensaio numerados de 1 a 10, adicionou-se água destilada e HCl 1M. Em seguida, com auxílio de uma pipeta, a acetona 4M e o iodo 0,005M também foram inseridos. Para algumas soluções, foi necessário o uso da pipeta para homogeneizar. Após a adição do iodo, cronometrou-se o tempo para que a coloração amarelada dessa substância desaparecesse, registrando assim o tempo para a ocorrência da reação. Também se fez uso de um tubo contendo água destilada para conseguir identificar o exato momento que a coloração some. Para os ensaios onde a temperatura deveria estar acima da temperatura ambiente, colocou-se os tubos de ensaio em banho-maria. Já para os que necessitavam de uma temperatura menor, o tubo de ensaio foi adicionado em uma água gelada. O mesmo procedimento foi feito para as 10 soluções.
Tabela 1- Dados de volume e temperatura
	Ensaio
	Acetona (mL)
	HCl
(mL)
	Água dest.
(mL)
	Iodo
(mL)
	T 
(°C)
	1
	2,00
	2,00
	4,00
	2,00
	26
	2
	4,00
	2,00
	2,00
	2,00
	26
	3
	6,00
	2,00
	-x-
	2,00
	26
	4
	2,00
	4,00
	2,00
	2,00
	26
	5
	2,00
	6,00
	-x-
	2,00
	26
	6
	2,00
	2,00
	2,00
	4,00
	26
	7
	2,00
	2,00
	-x-
	6,00
	26
	8
	2,00
	2,00
	4,00
	2,00
	16
	9
	2,00
	2,00
	4,00
	2,00
	36
	10
	2,00
	2,00
	4,00
	2,00
	46
Resultados e Discussão
Como a concentração influencia na velocidade da reação, o tempo para a ocorrência em cada ensaio foi diferente, o que pode ser visto na tabela 2.
Tabela 2- Tempo para a reação ocorrer
	Ensaio
	Tempo (s)
	1
	65
	2
	31
	3
	16
	4
	30
	5
	15
	6
	132
	7
	192
	8
	259
	9
	38
	10
	25
A reação ocorrida no experimento, é dada por: 
Sendo assim, a expressão para a lei da velocidade é igual a:
Ao adicionar todas as substâncias no tubo, as concentrações não serão mais as mesmas, pois estão diluídas. Diante disso, faz-se necessário calcular as novas concentrações, que podem ser obtidas utilizando a fórmula 1 e o volume inicial e final, de 10 mL. Assim, as concentrações nas respectivas soluções podem ser visualizadas na tabela 3.
Fórmula 1- Relação entre a concentração e o volume
Tabela 3- Concentração após a mistura das substâncias
	
	Concentração (mol.L^-1)
	Ensaio
	Acetona 
	HCl
	Iodo
	1
	0,8
	0,2
	0,001
	2
	1,6
	0,2
	0,001
	3
	2,4
	0,2
	0,001
	4
	0,8
	0,4
	0,001
	5
	0,8
	0,6
	0,001
	6
	0,8
	0,2
	0,002
	7
	0,8
	0,2
	0,003
	8
	0,8
	0,2
	0,001
	9
	0,8
	0,2
	0,001
	10
	0,8
	0,2
	0,001
A velocidade da reação é dada pela velocidade de consumo do iodo, podendo ser calculada pela fórmula 2.
Fórmula 2- Velocidade da reação
Aplicando a fórmula 2, obteve-se os dados da tabela 4.
Tabela 4- Velocidades das reações
	Ensaio
	Velocidade (mol.L^-1.s^-1)
	1
	1,54.10^-5
	2
	3,23.10^-5
	3
	6,25.10^-5
	4
	3,33.10^-5
	5
	6,67.10^-5
	6
	1,52.10^-5
	7
	1,56.10^-5
	8
	3,86.10^-6
	9
	2,63.10^-5
	10
	4,00.10^-5
Observa-se que nos experimentos onde se aumentou somente a concentração de um dos reagentes, a velocidade aumentou. Assim como também nos experimentos onde se aumentou apenas a temperatura. Isso ocorreu porque esses fatores, como já foi citado na introdução, causam uma maior agitação nas moléculas, acelerando a reação.
Com as leis da velocidade dos experimentos e os dados das tabelas 3 e 4, obtém-se a ordem de cada componente a reação.
Dividindo as leis da velocidade V1 e V2, tem-se:
 Fazendo o mesmo com V1 e V3:
Por fim, com V2 e V3:
Ao realizar a média entre os 3 resultados adquiridos, conclui-se que a ordem a acetona é igual a 1,3.
Para o ácido clorídrico, foram utilizados os ensaios 1,4 e 5. Inicialmente, fez-se a divisão de V1 por V4, obtendo:
Repete-se o processo agora com V1 e V6, resultando em:
Por último, fazendo a razão entre V5 e V6:
Realizando a média entre os três valores, tem-se que a ordem do HCl é igual a 1,37.
Para o iodo, utilizou-se os ensaios 1, 6 e 7. Em primeiro momento, dividiu-se V1 por V6, obtendo:
Fazendo o mesmo com V1 e V7:
Por fim, com V6 e V7:
Assim, com a média, tem-se que a ordem do iodo é igual a 0. Como a ordem da reação global é dada pelo somatório dos expoentes dos reagentes, conclui-se que é igual a 2,67.
Substituindo os valores das concentrações e das velocidades, nas leis das velocidades, obtém-se os valores de k, como visto na tabela 5.
Tabela 5- Valores das constantes de velocidade
	Ensaio
	k
	1
	1,93.10^-4
	2
	1,62.10^-4
	3
	1,84.10^-4
	4
	1,59.10^-4
	5
	1,80.10^-4
	6
	1,90.10^-4
	7
	1,95.10^-4
	8
	4,83.10^-5
	9
	3,29.10^-4
	10
	5,00.10^-4
Fazendo a média entre os valores de k para os 7 primeiros ensaios, tem-se que k vale a 1,80.10^-4 a 26°C com um desvio padrão de 1,46.10^-5, calculado com a fórmula 3. 
Fórmula 3- Desvio padrão
Conclusão
Sabendo que as reações podem ocorrer de forma rápida ou lenta, o entendimento acerca da cinética se faz essencial para obter previsões e o controle dessas reações, alterando sua velocidade a favor do que se deseja obter.
Diante disso, com base no experimento, observou-se que ao perturbar a solução, seja com o aumento da temperatura ou da concentração, as moléculas se agitam, o que ocasiona o aumento da velocidade. Ainda mais, nota-se que a constante de velocidade, k, muda à medida que a temperatura sofre variações. Além disso, foi visto que o iodo não influenciava na velocidade da reação, pois possui ordem zero.
Referências
[1] DA SILVEIRA, Benedito Inácio. Cinética química das reações homogêneas. Editora Blucher, 2015.
[2] FORMOSINHO, Sebastião J.; ARNAUT, Luís G. Cinética química: estrutura molecular e reactividade química: estructura molecular e reactividade química.Imprensa da Universidade de Coimbra/Coimbra University Press, 2003.
Questões
1. O que é velocidade de reação?
A relação entre a variação da concentração de reagentes e produtos ao decorrer do tempo.
2. O que é ordem de uma reação?
É uma relação entre a velocidade da reação e a concentração dos reagentes. Na lei da velocidade, a ordem da reação de um determinado reagente é dada pelo expoente da sua concentração. Já a ordem da reação é resultado da soma dos expoentes.
3. O que é constante de reação?
É uma constante relacionada com a velocidade e a concentração. Seu valor diverge de acordo com a variação da temperatura.
4. Considere a seguinte reação: 2A + B → 2C Sabe-se que quando dobra a concentração dos reagentes a velocidade aumenta oito vezes e quando dobra a concentração apenas de B a velocidade duplica. Qual é a ordem com relação a cada reagente e total?
A lei da velocidade da reação é dada por:
V=K.[A]^a.[B]^b (1)
E foi dado na questão que:
8V=K.[2A]^a.[2B]^b (2)
2V=K.[A]^a.[2B]^b (3)
Dividindo a equação 2 pela 3, tem-se:
4=2^a, logo a=2
Dividindo a equação 3 pela 1, tem-se: 
2=2^b, logo b=1
Dessa forma, a ordem para a substância A é 2, e da substância B é 1. Assim, como a ordem global da reação é dada pela soma dos expoentes da concentração dos reagentes, ela é igual a 3.