CINÉTICA QUIMICA

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Graduação em Engenharia Civil

CINÉTICA QUÍMICA

Poços de Caldas

2014

1. INTRODUÇÃO

A cinética química é a parte da química que estuda as velocidades das reações, com isso pode-se definir reações químicas como sendo um conjunto de fenômenos nos quais duas ou mais substâncias reagem entre si, dando origem a diferentes compostos.

O conhecimento e o estudo das reações, além de ser muito importante em termos industriais, também estão relacionados ao dia a dia. Existem fatores que influenciam na velocidade como “temperatura”, “catalisadores” e “concentração de reagentes”.

É importante lembrar que um catalisador acelera a reação, mas não aumenta o rendimento, ou seja, ele produz a mesma quantidade de produto, mas num período menor de tempo.

No experimento a ser retratado utilizou-se cada um dos influentes citados.

2. OBJETIVO

Determinar a influência da concentração e da temperatura na velocidade de reações químicas.

3. REVISÃO TEÓRICA

Cinética Química é a parte que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a influenciam.

A velocidade de uma reação é a rapidez com que os reagentes são consumidos ou rapidez com que os produtos são formados. Contudo, as velocidades das reações químicas são determinadas através de leis empíricas, chamadas “Leis da velocidade”, deduzidas a partir do efeito da concentração dos reagentes e produtos na velocidade da reação.

A velocidade pode ser definida como a variação na concentração do reagente ou do produto dividida pelo tempo que a mudança leva para ocorrer. Uma forma de expressar essa velocidade é através da velocidade média, calculada a partir da variação da concentração molar de um reagente R (∆[R] = [R]t2 – [R]t1), durante o intervalo de tempo (∆t = t2 – t1).

Logo: Velocidade média = ∆R/∆t

As reações químicas ocorrem com velocidades diferentes e estas podem ser alteradas, porque além da concentração de reagentes e produtos, as velocidades das reações dependem também de outros fatores como:

Concentração de reagentes: quanto maior a concentração dos reagentes maior será a velocidade. Para que aconteça uma reação entre duas ou mais substâncias é necessário que as moléculas se choquem, havendo quebra das ligações com consequente formação de outras novas. O número de colisões irá depender das concentrações de A e B.

Superfície de contato: aumento da superfície de contato aumenta a velocidade da reação.

Pressão: aumento na pressão de um sistema gasoso, aumenta também a velocidade da reação.

Temperatura: com o aumento da temperatura de um sistema, ocorre também um aumento na velocidade da reação. Aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas. No dia a dia observa-se esse fator quando esta se cozinhando e aumenta-se a chama do fogão para que o alimento atinja o grau de cozimento mais rápido.

Catalisadores: os catalisadores são substâncias que aceleram o mecanismo sem sofrerem alteração permanente, isto é, durante a reação eles não são consumidos. Os catalisadores permitem que a reação tome um caminho alternativo, que exige menor energia de ativação, fazendo com que a reação se processe mais rapidamente.

4. MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 MATERIAIS

3 Pipetas graduadas

1 Béquer pequeno

3 Erlenmeyers

Proveta

Solução de H2SO4 2,5 mol/L

Solução de ácido oxálico 0,5 mol/L

Solução de permanganato de potássio - KMnO4 0,04 mol/L

Água destilada

Termômetro

Banho de aquecimento com temperatura controlada

Alguns materiais são ilustrados pela figura abaixo:

Figura 1: Materiais utilizados no experimento

4.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

- Influência da Concentração na Velocidade de Reação

Colocou-se em cada um dos erlenmeyers 10,0 mL de H2SO4 e 5,0 mL de ácido oxálico. No primeiro recipiente não usou-se água destilada, no segundo adicionou-se 20,0 mL de água destilada e no terceiro 50,0 mL.

Em seguida, usando o béquer, acrescentou-se em cada recipiente 4,0 mL de KMnO4. Acionando o cronômetro sempre ao iniciar a adição da solução de permanganato. Homogeneizou-se todas as soluções da mesma maneira e com a mesma velocidade de agitação. Parou-se o cronômetro assim que ocorreu o descoramento do permanganato (ficar transparente). Anotou-se o tempo, em segundos, da reação.

Realizou-se essa parte do experimento em temperatura ambiente.

- Influência da Temperatura na Velocidade de Reação

Colocou-se em cada um dos erlenmeyers 10,0 mL de H2SO4, 5,0 mL de ácido oxálico e 50,0 mL de água destilada.

No primeiro erlenmeyer, em temperatura ambiente, com o béquer adicionou-se 4,0 mL de solução de permanganato acionando o cronômetro ao iniciar a adição dele.

Levou-se o segundo erlenmeyer a um banho-maria e aqueceu o mesmo a uma temperatura 20ºC mais elevada do que a temperatura ambiente. Em seguida, repetiu-se o processo anterior. E o terceiro erlenmeyer