Estudo cinético da descoloração da fenolftaleína

Universidade Federal do Maranhão – UFMA

Centro de Ciências Exatas e Tecnologias – CCET

Disciplina: Físico-Química III

Prof. Dr.: Edmar Pereira Marques

Aluna: Helene do Carmo Castro Lacerda QI: 2012012044

Relatório de Físico-Química III

São Luís - MA

2015

Helene do Carmo Castro Lacerda QI: 2012012044

Relatório de Físico-Química:
Estudo cinético da descoloração da fenolftaleína em meio básico

• Relatório apresentado pela aluna do Curso de Química Industrial para obtenção de nota na Disciplina deFísico-Química III, ministrada pelo Prof. Dr. Edmar Pereira Marques.

São Luís

2015

1.0 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA        [pic 1]

Apesar das suas inúmeras aplicações, é bem conhecido o uso da fenolftaleína como indicador do ponto de equivalência nas titulações ácido-base.

Na presença de um excesso de base, a cor carmim da fenolftaleína descolora se a mistura for deixada em repouso por algum tempo. Apesar de a fenolftaleína ser considerada um dos indicadores de ácido-base mais usuais, a sua química não é tão simples.

A fenolftaleína é incolor a pH<8, abreviadamente H2P. A medida que o pH sobe de 8 a 10, os dois prótons fenólicos são removidos com igual facilidade, abrindo-se os anéis de lactona, abreviadamente P2-. A pH superior, a coloração carmim descora, dando origem à espécie POH3-. Todas as variações de cor são reversíveis, e enquanto a conversão H2P a P2- é extremamente rápida e completa, à medida que o pH sobe até 11 a conversão de P2- a POH3- a pH relativamente elevado é suficientemente lenta, de tal modo que é possível medir a sua velocidade. Uma vez que a espécie P2- é bastante corada, a conversão de P2- a POH3- pode ser seguida através de variações na absorbância em função do tempo, de soluções alcalinas de fenolftaleína.

[pic 2]

A reação de descoloração da fenolftaleína em meio básico é representada pela reação:

P2- + OH- →POH3-

Dado que estamos em presença de uma reação rápida, pretende-se determinar a lei cinética da reação de descoloração da fenolftaleína em meio básico em função das concentrações e P2- e OH-,

v=k[P2-]a[OH-]b

Uma vez que na experiência se utilizam soluções fortemente alcalinas e vestígios de fenolftaleína, a [OH] é muito superior à da fenolftaleína (>104), em todas as misturas. Assim, e em qualquer experiência, a concentração de OH permanece praticamente constante, a velocidade da reação transforma-se em:

[pic 3]

v=k1[P2-]a

com k1=k[OH-]b, dizendo-se que a reação é de ordem aem relação à concentração de fenolftaleína. Se a reação for de pseudoprimeira ordem em relação à fenolftaleína (a=1), a representação de ln [P2-]a em função do tempo é linear e o declive da reta é igual a k1.

De acordo com a lei de Lambert-Beer, a absorbância da solução é diretamente proporcional à [P2-] ou [P2-] = constante × A; portanto ln [P2-] = ln (constante) + ln A. A representação de ln A em função do tempo deve dar origem a uma linha reta, cujo declive é –k1, se a reação for de pseudoprimeira ordem relativamente à concentração da fenolftaleína.

2.0 - OBJETIVO

        Aplicar a técnica de espectrofotometria de absorção para determinar a equação de velocidade para a descoloração da fenolftaleína em meio básico.

3.0 – MATERIAIS E REAGENTES

-1Espectrofotômetro ou colorímetro;

-2Células de espectrofotômetro;

-4Pipetas graduadas;

-1Balão de fundo chato;

-3Erlemeyers;

-2Béckeres;

-1Pisseta;

-NaCl 0.3 M;

-NaOH 0.3, 0.2, 0.1 e 0.05 M;

-Solução de fenolftaleína 0.2%;

4.0 - PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Ligou-se o espectrofotômetro até que o zero do aparelho fosse ajustado, em seguida preparou-se as soluções de NaCl e NaOH.

Com o auxilio do espectrofotômetro, registrou-se a absorbância em função do tempo.

Foram realizadasquatro séries de medidas com as concentrações de NaOH 0.3, 0.2, 0.1 e 0.05 mol/L e para cada série preparou-se o branco correspondente. Com o branco, ajustou-se 100% transmitância. A solução reagente foi preparada adicionando-se gotas de fenolftaleína à cubeta que continha o branco e após esse procedimento mediu-se a absorbância da mistura reagente em função do tempo, durante o tempo estabelecido para cada série.

[pic 4]

Série 1 – 3 mL de NaOH 0.3 mol/L        

Série 2 –2 mL de NaOH 0.3 mol/L + 1 mL de NaCl 0.3 mol/L

Série 3 – 1 mL de NaOH 0.3 mol/L + 2 mL de NaCl 0.3 mol/L

Série 4 – 0.5 mL de NaOH 0.3 mol/L + 2.5 mL de NaCl 0.3 mol/L

5.0 – RESULTADOS E DISCUSSÕES

01 - Determinar a concentração do hidróxido de sódio com o seu respectivo erro:

Série 1: 3 mL de 0,3M

Série 2: 2 mL de 0,2M

Série 3: 1 mL de 0,1M

Série 4: 0,5 mL de 0,05M

02 - Comprovar que a reação é de pseudo-primeira-ordem com respeito a fenolftaleína.

Série 1: Ao = 0,920

Tempo / s	Absorbância (At) / 550 nm	Ln (Ao / At)
30	0,920	0
60	0,777	0,168
90	0,644	0,356
120	0,540	0,532
150	0,454	0,706
180	0,383	0,876
210	0,321	1,052
240	0,273	1,214
270	0,231	1,381
300	0,196	1,546

Série 2: Ao = 1,078

Tempo / s	Absorbância (At) / 550 nm	ln (Ao / At)
30	1,078	0
60	0,973	0,102
90	0,864	0,221
120	0,770	0,336
150	0,689	0,447
180	0,620	0,553
210	0,553	0,667
240	0,495	0,778
270	0,442	0,891
300	0,397	0,998

Série 3: Ao = 1,003

Tempo / s	Absorbância (At) / 550 nm	ln (Ao / At)
60	1,003	0
120	0,899	0,109
180	0,806	0,218
240	0,723	0,327
300	0,650	0,433
360	0,583	0,542
420	0,526	0,645
480	0,475	0,747
540	0,429	0,849
600	0,389	0,947