A DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO DE UMA REAÇÃO QUÍMICA IÔNICA

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA - BACHARELADO EM QUÍMICA TECNOLÓGICA

Físico-Química Experimental 2 – Professora Christiane P. F. Borges - 2022

DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO DE UMA REAÇÃO QUÍMICA IÔNICA

Fernando Camargo, Maria Eduarda Zwaretck – Turma A

Objetivos

Determinar a energia de ativação da reação de oxi-redução entre o S2O82- e o I-.

Introdução

Na teoria do complexo ativado, por suposição, a energia potencial aumenta à medida que os reagentes se aproximam, possuindo um valor mínimo e um valor máximo. Este máximo corresponde a formação de um complexo ativado, onde os átomos podem passar tanto para os produtos quanto retornar aos reagentes que os formaram. Este conceito pode ser aplicado tanto a soluções quanto a reações em estado gasoso, visto que o complexo ativado pode conter algumas moléculas do solvente em sua composição. [1]

O químico sueco Arrhenius analisou que as velocidades de reação apresentaram semelhança com a temperatura, onde criou uma expressão matemática dada por:  

 [pic 1]

onde A se trata do fator pré-exponencial, e Ea é a energia de ativação. Estes dois valores são chamados de parâmetros de Arrhenius, que são alternados valores para diferentes ordens de reação. Uma vez que conhecido os valores de energia de ativação da reação, pode-se calcular experimentalmente o valor para a constante k, em certa temperatura T. [1]

A equação de constante de velocidade é dada por v=k[A][B], onde k é chamado de constante de velocidade. O valor de k é independente dos valores de concentração das espécies, porém depende exclusivamente da temperatura em que ocorre a reação. A unidade de k é sempre possível convertê-la em variação de concentração dividida pelo tempo, geralmente em mol L-1.Uma vez conhecida a lei de velocidade e constante de velocidade da reação, pode-se prever a velocidade da reação para qualquer mistura reacional. [1]

A reação de oxi-redução entre S2O62- e o I- é caracterizada como de primeira ordem com relação aos íons persulfato, reação de pseudo primeira ordem. Sendo utilizada a equação cinética para esta ordem, apresentada abaixo juntamente com a reação estudada:

[pic 2]

 [1][pic 3]

A concentração do íon iodeto permanece constante devido o mesmo ser regenerado pela reação entre o tiossulfato e o iodo, sendo essa reação mais rápida que a da formação do iodo, ele não será detectado antes que o tiossulfato seja completamente consumido e somente quando isso acontece é que o iodo produzido formará um complexo com o amido e a solução tornará azul.

 [1][pic 4]

Material e métodos

Materiais

- 10 Erlenmeyers de 125 mL;

- 2 banhos-maria a 36ºC e a 31ºC;

- 2 erlenmeyers de 100 mL;

- 2 pipetas volumétricas de 20,00 mL;

- Cronômetro;

- Cuba para banho de gelo;

- Gelo;

- Pipeta volumétrica de 10,00 mL;

- Solução de amido a 1% (m/V)

- Solução de iodeto de potássio 0,5 mol/L;

- Solução de K2S2O8 0,002 mol/L;

- Solução de Na2S2O3 0,001 mol/L;

- Termômetro (0-100 ºC).

Procedimento Experimental

Colocou-se em um dos Erlenmeyers 20 mL de iodeto de potássio e 10 mL de tiossulfato de sódio e num segundo Erlenmeyer 20 mL de persulfato de potássio e 5 gotas de solução de amido, todos foram pipetados volumetricamente. Levou-se os dois Erlenmeyers ao banho de gelo (ou banho-maria) a 10 ºC e deixou-se a temperatura equilibrar-se por uns 10 minutos, e anotou-se a temperatura. Misturou-se as soluções, vertendo-se o frasco que continha o persulfato sobre o frasco que continha iodeto, acionou-se imediatamente o cronômetro e agitou-se a mistura rapidamente e anotou-se o tempo exato no qual a mistura se tornou azul. Repetiu-se o experimento nas temperaturas de 15, 20, 31 e 36 ºC.

Resultados e Discussão

Inicialmente realizou-se a padronização da solução de tiossulfato de sódio, o qual está apresentada a seguir:

- massa 1 K2Cr2O7 = 0,0992 g                volume Na2S2O3 = 22,50 mL

- massa 2 K2Cr2O7 = 0,0983 g                volume Na2S2O3 = 20,80 mL

6 mols Na2S2O3  -  1 mol K2Cr2O7                 2,02x10-3 mol - 22,50 mL

6 mols Na2S2O3  -  294,189 g                                x    - 1000 mL

     x          -  0,0992 g                                 x = 0,0899 mol/L Na2S2O3

x = 2,02x10-3 mol Na2S2O3

Para a segunda massa o valor de concentração encontrado foi de 0,0964 mol/L, obtendo-se então uma concentração média de 0,0931 mol/L de Na2S2O3.

Para a determinação da energia de ativação de uma reação iônica, no qual dois Erlenmeyers foram levados ao banho de gelo ou banho-maria até o seu equilíbrio de temperatura, o qual foi anotado e após a mistura cronometrou-se o tempo necessário para que a reação se tornasse azul, os dados experimentais em duplicata estão apresentados na Tabela 1 e na Tabela 2.

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