O estudo da taxa de reação química por polarimetria

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

INSTITUTO DE QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE FÍSICO-QUÍMICA

LABORATÓRIO DE FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL

EXPERIMENTO: CINÉTICA DE UMA REAÇÃO QUÍMICA POR POLARIMETRIA

PROFESSOR (A): CYNTHIA

DATA DE REALIZAÇÃO DA PRÁTICA: 24/09/2014

DATA DE ENTREGA DO RELATÓRIO: 08/10/2014

COMPONENTES DO GRUPO:

BRUNA MARINHO DE SOUSA

CAROLINA LOPES DE FREITAS

THAYS PONTES FREITAS

I. INTRODUÇÃO:

Alguns compostos químicos possuem a capacidade de desviar o plano da luz polarizada, essa propriedade é chamada de atividade ótica. Esses compostos possuem um ou vários carbonos assimétricos (carbono ligado a quatro diferentes ligantes). Eles formam isômeros denominados enantiômeros.

Um instrumento denominado polarímetro é utilizado para medir até que ponto uma substância interage ou não com a luz polarizada. Quando um feixe de luz plano-polarizada passa através de um enantiômero, ocorre uma rotação do plano da luz no sentido horário ou anti-horário. Além disso, cada enantiômero de um par gira o plano da luz polarizada com o mesmo valor, mas em direções opostas. Para padronizar a medida de rotação, usa-se a grandeza denominada rotação específica, que é definida pela equação:

Onde:

• α = rotação observada em graus,

• c = concentração em g/mL de solução,

• l = comprimento do tubo de amostra em dm,

• λ = comprimento de onda da luz (geralmente, indicada como “D”, para a linha D de sódio),

• t = temperatura em ºC, em geral, 25ºC.

As formas isoméricas de monossacarídeos que se diferem apenas na configuração do átomo de carbono acetal ou hemicetal são chamadas de anômeros, que podem sofrer o fenômeno de mutarrotação (mudança da rotação especifica). Esse fenômeno é explicado pela existência de um equilíbrio entre a forma acíclica e as formas cíclicas α e β. Na figura 1, pode-se observar o equilíbrio de mutarrotação da forma D-(+)-glicose e sua reação diante de um ácido.

Figura 1 Mutarrotação da D-(+)-glicose com α-D-glicose e a β-D-glicose e reação diante de um ácido.

A reação mutarrotação continua até que o estabelecimento de um equilíbrio termodinâmico entre a α-D-glicose e as formas β-D-glicose. Sendo assim, é possível relacionar o valor da constante de equilíbrio da reação com as variações dos ângulos observados e o tempo e calcular os valores k1 e k2 de forma independente.

II. OBJETIVOS:

O objetivo deste trabalho é estudar a velocidade de uma reação química por polarimetria e determinar as constantes cinéticas e o calor de reação.

III. METODOLOGIA:

A metodologia usada está descrita na apostila de físico-química na página de número 9.

IV. RESULTADOS E DISCUSSÃO:

-Dados obtidos:

Tabela 1 tabela de dados obtidos da prática:

Tempo, ângulo da rotação observado.

Tabela 2 Relação entre ângulo observado

e o ângulo do equilíbrio.

Figura 2 Gráfico de desvio da α-D-glicose em relação ao tempo

Como visto, a rotação especifica é dada pela equação:

→

Onde teremos:

• c é a concentração em g / 100g de solvente;

• b é o comprimento do tubo que contem a substância em dm;

• é o poder rotatório da substância.

As rotações de cada molécula podem ser somadas por se tratar de uma mistura:

Sendo a reação cineticamente de 1ª ordem, as concentrações de α-G e de β-G no tempo zero são, a e b, respectivamente. Passado um tempo, temos(a-x) e (b-x):

Integrando-se a equação acima: