Universidade Federal de Ouro Preto Departamento de Química

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO  [pic 1] Universidade Federal de Ouro Preto Departamento de Química  Laboratórios de Química Geral             Relatório   Prática 10: Cinética Química II, influência da concentração e da temperatura dos reagentes            Disciplina: QUI200 – Química Geral Experimental                Turma: 04  Professor: Marcelo Gomes Speziali   Data da experiência: 31/10/2018   Data da entrega do relatório 07/11/2018 Alunos – Curso:   Davi Arantes Silva - Engenharia de Minas   Paulo Márcio Lima Penido - Engenharia de Minas   Taís Maria Souza Ribeiro - Engenharia de Minas           Ouro Preto, 07 de novembro de 2018

Resumo  

No relatório são descritos procedimentos para a realização e observação do efeito provocado pela mudança na temperatura e pela variação na concentração dos reagentes em uma reação química, levando em consideração o tempo gasto até a observação da ocorrência da mesma. Sendo os reagentes o Iodato (IO3-) a 0,02mol/L, íon Bissulfito (HSO3-) 0,02% p/v e água (H2O).

Introdução  

Cinética química é o nome dado ao ramo da ciência onde se estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam. Podendo ser estes: a concentração dos reagentes, geralmente quanto mais concentrado mais rápido é a velocidade(existem exceções a esta regra). A temperatura, geralmente quando a temperatura aumenta a velocidade das reações também aumentam. A superfície de contato, sendo a velocidade  coerente com a seguinte ordem: gases > soluções > líquidos puros > sólidos. Presença de catalisadores/ inibidores, o catalisador causando a aceleração e o inibidor a desaceleração de uma reação química.[1]

A velocidade de uma reação química pode ser entendia como o aumento na concentração molar do produto por unidade de tempo ou o decréscimo na concentração molar do reagente por unidade de tempo. Para uma reação química geral temos:

aA + bB → cC + dD

A seguinte ei da velocidade é obtida:

Velocidade= k [A]m . [B]n

Onde os indicies m em são os expoentes dos reagentes e são determinados experimentalmente

Em termos da equação de velocidade, a causa da variação da velocidade de uma reação com a temperatura reside em que a constante k varia quando se altera a temperatura. A relação entre ambas foi descoberta em 1887 por Van’t Hoff e, independentemente, em 1889, por Arrhenius, a relação é conhecida como equação de Arrhenius. Sendo ela :

K = Ae -Ea / RT

Onde A  é denominado o fator de frequência, Ea é a energia de ativação, R é a constante de gases ideais e T a temperatura absoluta. Observando a equação de Arrhenius, o valor da constante de velocidade k aumenta com a temperatura. Isto significa que um aumento da temperatura deve produzir um aumento da velocidade da reação. Em qualquer temperatura deve existir uma distribuição, a distribuição de Maxwell-Boltzmann, de energias cinéticas moleculares numa substância, e a temperaturas mais elevadas essa distribuição se desloca no sentido de se ter maior número de moléculas rápidas e menos moléculas lentas. [2]

A Energia de Ativação e de grande importância para uma reação química pois, é a energia mínima que os reagentes precisam para que inicie a reação química. Esta energia mínima é necessária para a formação do complexo ativado. [2]

Quanto maior a energia de ativação, mais lenta é a reação, porque a mesma aumenta a dificuldade para que o processo ocorra. Quanto menor a energia de ativação, menor a “barreira” de energia, mais colisões efetivas e, portanto, uma reação mais rápida. Sendo a energia de ativação variando de acordo com o tipo de reação química, nas reações endotérmicas ela é maior do que nas exotérmicas. [3]. Como podemos ver nos gráficos abaixo:

Endotérmico [pic 2]

[pic 3]

Fonte: http://luizclaudionovaes.sites.uol.com.br/enerat1.gif

Exotérmico [pic 4]

[pic 5]

Fonte: http://luizclaudionovaes.sites.uol.com.br/enerat1.gif

Em geral, a relação entre duas grandezas não é linear, sabe-se que numa relação linear é muito simples o processo de determinação dos parâmetros envolvidos (neste caso o coeficiente linear e angular), portanto, quando se observa que o gráfico obtido não é uma reta, pode-se linearizá-lo através de uma mudança de variáveis, transformando em retas mesmo curvas aparentemente complexas. Este processo de transformação de  um gráfico curvo em uma reta denomina-se linearização. [4]

Para isso, um certo grau de familiaridade com as representações gráficas das principais funções matemáticas é de grande importância , pois deve-se ter uma noção sobre que tipo de função matemática pode gerar uma curva igual a indicada pela sequência de pontos experimentais no gráfico. Sendo a função potência  V= K.[A]m , sendo seu gráfico uma curva, aplicando logaritmo em ambos os membros obtemos:

V= K.[A]m

log(V) = log(K) + m log(A)

Fazendo: log (V) = V, log (K) = b, e log (A) = a, obtém-se:

 V = b + m.a

Sendo a equação de uma reta, ou seja, é possível transformar uma relação do tipo potência em uma relação linear aplicando logaritmo.

Objetivos  

Observa quantitativamente a influência da concentração e temperatura sobre o tempo necessário para que uma reação com os reagentes Iodato (IO3-) a 0,02mol/L, íon Bissulfito (HSO3-) 0,02% p/v e água (H2O) ocorra.

 Materiais e Reagentes  

• água destilada (H2O);
• solução iodato (IO3-) a 0,02mol/L;
• solução íon bissulfito (HSO3-) 0,02% p/v.

Equipamentos

• 12 tubos de ensaio;
• suporte para tubos de ensaio;
• béquer de vidro 1L;
• cronometro;
• termômetro;
• 3 béqueres de 50 ml;
• 3 pipetas de 5 ml;
• 3 seringas;
• bico de Bunsen;
• suporte de béquer;
• tela de amianto.

Procedimentos

Efeito da concentração

Preencheu-se cinco tubos com a solução iodato (IO3-) a 0,02mol/L, variando a quantidade adicionada deste em cada tudo, de acordo com a apostila, mais mantendo-se o volume final constante em 5 ml através de água (H2O). Em mais 5 tubos adicionou-se 5 ml do íon bissulfito (HSO3-) 0,02% p/v. Ao se juntar um a um o conteúdo dos cinco tubos de ensaios numerados  com os outros cinco tubos de ensaio contendo HSO3-, realizando-se a homogeneização do mesmo , na metade do procedimento de mistura, disparou-se o cronometro, que foi travado após o surgimento da coloração azul. O tempo gasto para que a reação acontecesse foi registrado.