Prática de Engenharia

Prática 7: Cinética Química

Gustavo Santos, Itana Rodrigues, Lara Vieira, Levi Andrade

1 - Introdução

        A cinética química consiste no estudo da velocidade de reações químicas e os fatores que à influenciam. Esta velocidade é a quantidade de produto formado em um determinado tempo. Já os fatores influenciam de modo que aumentam ou diminuem a duração da reação, tornando-a mais rápida ou mais lenta. São eles: temperatura, pressão, uso de catalisador, área de contato e concentrações dos reagentes.

Em uma reação química quanto mais elevada a temperatura estiver, mais agitadas as moléculas estarão, logo haverá mais choques entre as mesmas aumentando a velocidade na formação de produtos. O mesmo acontece com o aumento de pressão que está diretamente ligado com o aumento da concentração dos reagentes. A área de contato é um artifício utilizado para facilitar uma maior interação entre os reagentes. Os catalisadores também aumentam a velocidade da reação diminuindo a energia de ativação para que, com menos energia, se forme mais produto de forma mais rápida.

2 - Objetivos

        O objetivo da prática foi verificar a diferença de tempo de uma mesma reação em diferentes situações, sejam essas de diferentes temperaturas, concentrações e presença de catalisador.

 3 - Material e Métodos

           

4 - Resultados e Discussão

O Experimento 1 foi realizado no intuito de analisar a velocidade de reação de acordo com a variação de temperatura. Cronometrou –se cada procedimento até a mistura ficar incolor (manteve –se a concentração molar da sacarose) e fez reagir com o mesmo valor de permanganato de potássio.

M=n/v

V solução = 0,005 + 0,005=0,01

1 mol --------- 1 L

    X   --------- 0,005 L

X= 0,005 mol

M=0,005/0,01=0,5mol/L

Como demonstrado nos cálculos acima, foram utilizados 5 mL de permanganato de potássio e 5mL de sacarose. Como a solução de sacarose utilizada foi de 1mol/L, encontrou –se o número de mols, resultando na molaridade calculada anteriormente. Três tubos com a reação foram colocados em temperaturas diferentes, como apresentado na tabela 1.

Tabela 1:Relação de Temperatura e Tempo de reação 

Tubo	Temperatura	Tempo de reação
1	25ºc	03min34, 92 s
2	0,5ºc	39min43 s
3	60ºc	23,92 seg.

Velocidade média → Vm =∆[ ] / ∆t

Vm1=0,5/223,2=0,0022 mol/Ls

Vm2=0,5/2383=0,0002 mol/Ls

Vm3=0,5/23,9=0,0209 mol/Ls

Como verificado pelo experimento, a velocidade da reação aumenta de acordo com o aumento da temperatura. Essa análise foi possível porque a concentração molar estava constante e ocorre devido ao aumento de temperatura. O inverso acontece com a diminuição da temperatura.O tubo 2 foi colocado em banho de gelo e é notório como a velocidade da reação foi mais lenta, devido ao resultado muito menor que os outros (0,0002 mol/Ls) e ao tempo esperado. A reação deixada em ambiente (25ºC) foi rápida, pois não sofreu diminuição de temperatura, porém em banho Maria (60ºc) foi muito mais rápida a mudança de coloração para o incolor, devido à alta temperatura.

As três reações tiveram disparidades se tratando do tempo para finalizar a reação, o que acontece porque, quando se aumenta a temperatura, eleva-se a energia cinética das moléculas, existindo assim maior agitação e colisão efetiva, portanto o processo reacional é mais breve. O contrário ocorre quando a temperatura é diminuída, sendo assim diminui o número de colisões, diminuindo a probabilidade de colisões efetivas, deixando assim a reação mais lenta. A reação em temperatura ambiente tem um tempo que pode ser entendido como “intermediário”, pois ocorre no tempo usual, sem aumento ou diminuição da probabilidade de choques efetivos.

No segundo procedimento analisou-se a influência da concentração sobre a velocidade de reação. A seguir os cálculos obtidos da experiência:

Primeiro soma-se o volume em litros de permanganato de potássio, sacarose e água (quando presente)

M=n/v

Tubo 1

Vsolução=0,005+0,005=0,01L

Tubo 2

Vsolução=0,0035+0,0015+0,005=0,01L

Tubo 3

Vsolução=0,0025+0,0025+0,005=0,01L

Tubo 4

Vsolução=0,0015+0,0035+0,005=0,01L

Depois calcula-se o numero de mols de cada tubo

1mol --------- 1L

   X   --------- Volume de sacarose

Tubo 1=0,005 mol

Tubo 2=0,0035 mol

Tubo 3=0,0025 mol

Tubo 4=0,0015 mol

Aplicando na formula cada valor encontrado, tem-se a concentração molar (tabela 2)

Tabela 2: Comparação entre Concentração e Tempo

(m=n/V)

Tubo	Concentração de Sacarose	Tempo de reação
1	0,50 mol/L	03min52, 85 s
2	0,35 mol/L	04min08, 71 s
3	0,25 mol/L	04min57 seg.
4	0,15 mol/L	06min45, 64 s

Velocidade média → Vm =∆[ ] / ∆t

Vm4=0,5/240,5=0,0020 mol/Ls

Vm5=0,35/255,1=0,0013 mol/Ls

Vm6=0,25/297=0,0008 mol/Ls