A DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO DE UMA REAÇÃO QUÍMICA

[pic 1]

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

CENTRO DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS

INSTITUTO DE QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE FÍSICO-QUÍMICA

FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL

PROFESSORA: NIDIA

PRÁTICA DE FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL II

DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO DE UMA REAÇÃO QUÍMICA

Componentes:

Amanda Neves

Hudson Santos

Bruno

Verônica Luiza

Sumário

1. Introdução .................................................................................................................... 3

2. Objetivo.........................................................................................................................4

3. Metodologia ................................................................................................................. 5

4. Resultados e Cálculos ...................................................................................................5

5. Conclusão .................................................................................................................... 7

6. Bibliografia .................................................................................................................. 8

---

1. Introdução:

De acordo com a teoria das colisões, para que duas espécies (moléculas, íons ou átomos) reajam, é necessário ocorrer a colisão entre elas. Além disso, o choque entre as moléculas deve ter: energia suficiente para proporcionar a reação e uma orientação favorável ao rearranjo dos átomos. A energia necessária para separar as moléculas é denominada energia de ativação, que pode ser entendida como a energia necessária para que uma reação se inicie.  Após o choque efetivo ocorre a formação do complexo ativado, nele as ligações químicas presentes nos reagentes estão enfraquecidas e as ligações químicas presentes nos produtos estão se formando.

[pic 2]

Figura 1: Representação da formação do complexo ativado

        Quanto maior for a energia de ativação de uma reação, mas difícil será que ela ocorra e o tempo para que ela se inicie será maior. Do contrário, com a diminuição da energia de ativação de uma reação o tempo gasto para que inicie uma reação será menor.

[pic 3]

Figura 2: Representação da formação do complexo ativado.

        A temperatura influencia a velocidade das reações aumentando a frequência das colisões entre as moléculas dos reagentes e a energia em que ocorrem as colisões, aumentando a velocidade da reação.  A relação entre a temperatura (T), a constante cinética(k) e a energia de ativação é dada pela equação de Arrhenius:

[pic 4]

        Uma outra forma de expressar a equação é:

[pic 5]

Onde A é a uma constate considerada como fator de frequência que se relaciona com o número de colisões e a fração das colisões que tem geometria correta e R é a constante dos gases (R = 8,314 x 10-3 kJ/K.mol).

Neste experimento, será determinada a energia de ativação da reação abaixo:

S2O82-  +   2 I-   →  2 SO42-  +   I2

Trabalhando com excesso de iodeto, a reação é de 1ª ordem em relações aos íons persulfato, sendo possível determinar a constante cinética.

[pic 6]

No experimento o tiossulfato de sódio age como agente redutor, o persulfato de iodo age como agente oxidante e o amido age como indicador da reação. Com o auxílio de um cronômetro e observando a reação é possível determinar a energia de ativação da reação.

1. Objetivo:        

Determinar a energia de ativação da reação de oxi-redução a partir dos dados obtidos experimentalmente.

1. Metodologia:

• Colocar em um erlenmeyer 10 mL de solução de KI e 5 mL de solução de Na2S2O3 e num segundo erlenmeyer 10 ml de K2S2O8 e 1 mL de solução de amido. Levar os 2 erlenmeyers ao banho termostático a temperatura ambiente e deixar a temperatura equilibrar-se por alguns min. Anotar esta temperatura.
• Misturar as 2 soluções, e acionar imediatamente o cronômetro. Agitar a mistura rapidamente.
• Anotar o tempo final, quando a solução se torna azul.
• Repetir o experimento em mais quatro temperaturas.

1. Resultados e Cálculos:

Estes resultados forneceram as coordenadas para a construção do gráfico de ln t em função de T-1, que possibilita o cálculo da energia de ativação.

Frasco	Temperatura (°C)	Temperatura (K)	1/T (K)	Tempo (segundos)	log t
1	23	296,15	0,00337667	227	2,35603
2	28,5	301,65	0,0033151	172	2,23553
3	31,5	304,65	0,00328246	146	2,16435
4	36,5	309,65	0,00322945	104	2,01703
5	41	314,15	0,00318319	99	1,99564

Para a construção do gráfico de dispersão foram utilizados os valores da tabela abaixo.

Frasco	1/T (K)	log t
1	0,00337667	2,35602586
2	0,0033151	2,23552845
3	0,00328246	2,16435286
4	0,00322945	2,01703334
5	0,00318319	1,99563519

Gráfico:

[pic 7]

1. Gráfico: y = a.x + b

[pic 8]       

[pic 9]   

          [pic 10]

        O gráfico possui coeficiente de determinação próximo a um (0,9712), mostrando que a linearização log t X 1/T descreve de forma satisfatória o experimento.