Cinetica Quimica

Introdução:

A cinética química é um assunto de importância vasta. Cinética corresponde ao estudo da velocidade das reações químicas. A velocidade de uma reação química, isto é, a rapidez ou lentidão com que ela ocorre, é influenciada por alguns fatores. Os fatores mais relevantes são a natureza física e as concentrações dos reagentes, a temperatura e a presença de catalisadores. Mas a superfície de contato dos reagentes assim como a pressão do sistema, também são fatores que modificam a velocidade das reações. O contato entre os reagentes é a condição inicial para que uma reação química ocorra. Dessa forma, alguns dos fatores mencionados acima estão relacionados com a facilidade, ou não, de propiciarem o aumento ou a diminuição do contato entre os reagentes, permitindo colisões entre suas partículas.

Fatores que influenciam na velocidade das reações:

Natureza dos reagentes: Dependendo de quais substâncias reagem, o tempo de tais reações varia, ou, mais detalhadamente, a rapidez ou velocidade com que se formam ou rompem as ligações dependem da natureza dos reagentes. Quando a formação de ligações covalentes toma lugar entre as moléculas e quando moléculas grandes são formadas, as reações tendem a ser muito lentas. A natureza e força das ligações em moléculas influencia grandemente a taxa de sua transformação em produtos. As reações que envolvem menor rearranjo de ligações ocorrem mais rapidamente que as que envolvem maior arranjo de ligações. Natureza física dos reagentes: O estado físico (sólido, líquido, ou gasoso) de um reagente é também um importante fator da taxa de reação. Quando reagentes estão na mesma fase, como em solução aquosa, o movimento térmico os coloca rapidamente em contato. Entretanto, quando eles estão em diferentes fases, a reação é limitada a interface entre os reagentes, ou seja, quanto mais homogêneos entre si forem os estados físicos dos reagentes, mais suas partículas se aproximam e colidem entre si.

Concentração dos reagentes: Como regra geral, quanto mais concentrados os reagentes, mais suas partículas (átomos, moléculas ou íons) irão colidir. Isso faz com que a probabilidade de colisões efetivas acontecerem para a

formação do complexo ativado seja maior, e mais rapidamente a reação irá ocorrer.

Temperatura: Com o aumento da temperatura, aumenta a energia cinética média das moléculas em um sistema e consequentemente o número de colisões efetivas entre elas.

Presença de catalisadores: catalisadores são substâncias que aumentam a velocidade de uma reação, sem sofrerem alterações químicas permanentes no processo, ou seja, não participam da formação dos produtos. Essas substâncias permitem que a reação tome um caminho alternativo, que exige menor energia de ativação, produzindo a mesma quantidade de produto em um tempo menor.

Superfície de contato: Se numa reação atuam reagentes em distintas fases, o aumento da superfície de contato entre eles aumenta a velocidade das reações. Considerando, por exemplo, uma reação entre uma substância sólida e uma líquida, quanto mais reduzida a pó estiver a substância sólida, maior é a superfície de contato entre as partículas de ambas as substâncias e portanto, maior é a possibilidade de essas partículas colidirem umas com as outras.

Pressão: Um aumento de pressão em um sistema em reação implica uma diminuição em seu volume. Desse modo, haverá um numero maior de partículas reagentes por unidade de volume (aumento na concentração), o que possibilitará um maior número de colisões efetivas entre as partículas. A pressão só exerce influência significativa se um dos reagentes estiver no estado gasoso.

Nota-se, portanto, que o estudo da cinética é importante, com aplicação na medicina, por exemplo, com a medida da rapidez que um medicamento atua no organismo e também na indústria, com a descoberta de catalisadores para acelerar a síntese de algum novo produto.

A velocidade de uma reação química é a variação na concentração dos reagentes ou produtos por unidade de tempo. Portanto, a unidade usada para

determinação da velocidade de uma reação, geralmente é concentração em quantidade de matéria por segundo (mol/L·s).

Parte experimental:

Primeiramente, pesamos por meio de uma balança analítica uma massa de 0,500g de bissulfito de sódio (NaHSO3) em um béquer e, o dissolvemos nesse mesmo recipiente com um pouco de água destilada. Transferimos a solução de bissulfito de sódio para um balão volumétrico de 100 mL com o auxílio e um funil. Tomando sempre o cuidado de garantir a total transferência do material utilizado de um recipiente para o outro (béquer para o balão volumétrico). Por fim completamos o volume do balão volumétrico de 100 mL com água destilada. Após tampar e homogeinizar a solução, passamos para o próximo passo.

Pesamos com auxílio de uma balança analítica 0,425g de iodato de potássio (KIO3) em um béquer. Dissolvemos essa massa com um pouco de solução de amido previamente preparada (com concentração igual a 1%). Transferimos, com auxílio de um funil, todo o volume contido no béquer. Acrescentamos a solução de amido, até que esta representasse 20mL do volume contido no balão. Depois, completamos o volume do balão volumétrico de 100mL com água destilada. Após tampar e homogeinizar a solução, avançamos no experimento.

Organizamos então duas séries de tubos de ensaio, com 5 recipientes cada uma, em um apoio, série A e série B. Identificamos as séries e, em cada série numeramos os tubos de 1 a 5.

Nos tubos da série A, utilizando uma pipeta, adicionamos água destilada e solução de NaHSO3 (solução A), conforme a tabela apresentada mais adiante.

Já nos tubos da série B, utilizando também uma pipeta, adicionamos 10mL em cada um dos recipientes, da solução B (KIO3 + amido).

Com auxílio de um funil, despejamos todo o conteúdo dos tubos da série A nos tubos numericamente correspondestes da série B. Rapidamente tampamos os tubos, agitamos, e cronometramos o tempo de reação. (desde o contato dos reagentes, até o aparecimento da coloração escura).

As proporções experimentais e os tempos correspondentes a cada reação estão apresentados na tabela abaixo:

Depois, passamos para a próxima fase do