Cinética Química

1. INTRODUÇÃO

A cinética química é o estudo da velocidade das reações químicas e dos fatores que alteram esta velocidade. A velocidade média de uma reação química pode ser dada através da razão de concentração pelo tempo de reação.

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. Equação química é a representação gráfica de uma reação química, onde os reagentes aparecem no primeiro membro, e os produtos no segundo.

A + B →C + D

Reagentes Produtos

Existem fatores que alteram a velocidade de uma reação:

O número de choques entre as moléculas dos reagentes;

A energia com que as moléculas colidem entre si. (E at)

Pressão (gases): O aumento da pressão causa uma diminuição do volume ocupado, aumentando o número de choques entre os reagentes, que aumenta sua velocidade.

Superfície de contato: O aumento da superfície de contato causa maior número de choques entre os reagentes e aumenta a velocidade da reação. Ex: Álcool líquido queima mais rápido que o álcool gel.

Temperatura: O aumento da temperatura aumenta a agitação molecular (Ec), aumentando o número de colisões entre os reagentes, aumentando velocidade da reação.

Catalisador: É uma substância que aumenta a velocidade da reção pela diminuição da E at da reação.

É importante lembrar que o catalisador não participa da reação, apenas altera sua velocidade. E ele não o altera a entalpia da reação.

A velocidade média de uma reação (Vm) pode ser medida por meio da variação da concentração dos reagentes ou da variação da concentração dos produtos em relação ao tempo transcorrido de reação, conforme a fórmula a seguir:

V_m=velocidademédiadeumareação=variaçãodeconcentração/(variaçãodetempo(intervalo))

Visto que se considera a variação da concentração e do tempo, é necessário diminuir os valores finais pelos iniciais daquele intervalo da reação. Isso permite que esse cálculo da velocidade média seja feito em qualquer intervalo de tempo do processo:

V_m=(Δ[])/Δt=(Δ[final-inicial])/(t_final-t_inicial )

Se for considerada a variação da concentração dos produtos, a fórmula será:

V_m=∣(Δ[produtos])/Δt∣

∣∣= módulo, o qual seu resultado tem que ser positivo, a velocidade tem que ser positiva.

Já no caso da variação da concentração dos reagentes, teremos que adicionar um sinal negativo na fórmula, pois como os reagentes são consumidos durante o processo, a sua concentração final será menor que a inicial e o resultado daria negativo, assim, temos:

V_m=∣(Δ[reagentes])/Δt∣

A unidade da velocidade média será dada de acordo com as unidades da concentração e do tempo. Obs.: As unidades podem variar.

Para conseguir a velocidade média global da reação, basta dividir cada valor da velocidade pelo coeficiente da respectiva substância na equação química que representa a reação. De forma geral:

aA + bB →cC + dD

V_m dareação=V_A/a=V_B/b=V_C/c=V_D/d

Objetivo: Determinar a velocidade da reação de algumas substâncias. Bem como verificar quais fatores podem alterar a velocidade das reações químicas.

2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Tabela 1: Materiais e equipamentos

Materiais Equipamentos

2 béqueres de 250 mL Água destilada

Chapa aquecedora Comprimidos Efervescentes a base de carbonatos (Sonrisal)

Bastão de vidro

Cronômetro

PROCEDIMENTOS

EXP. 01 – Medida da Velocidade de Reação de degradação da coloração.

Dividimos o comprimido efervescente ao meio e em dois béqueres colocamos de 40 mL de água destilada e o marcamos como natural e frio.

Colocamos uma metade de um comprido em cada béquer ao mesmo tempo e anotamos o tempo com o auxílio de um cronômetro.

Fizemos a leitura do tempo, para podermos explicar no relatório o que aconteceu evidenciando os fatores que alteram a velocidade de uma reação.

EXP. 02 - Reação de produção de gás carbônico

Preenchemos dois béqueres com o mesmo volume de água destilada, partimos o comprimido efervescente pela metade, trituramos uma das metades antes de colocá-lo no béquer e a outra deixamos inteira.

Em seguida, adicionamos o comprimido efervescente nos dois béqueres ao mesmo tempo.

Anotamos as diferenças das velocidades de reações de formação do gás carbônico com auxílio do cronômetro.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 RESULTADOS

Exp. 01 – Água gelada e natural - temperatura

Na primeira tentativa, a velocidade da reação na água natural durou 1 minuto e 31 segundos, acabando mais rápido que na água gelada que durou 2 minutos e 23 segundos. Nenhum dos dois dissolveram completamente e demoraram demais, isto porque o comprimido efervescente estava muito velho, dando erro no procedimento.

Sendo assim, tivemos que refazer o experimento com um comprimido efervescente reserva, que já estava quebrado. Por esse motivo, medimos a sua massa na balança analítica e conseguimos os seguintes resultados: uma metade media 1,5380g enquanto a outra media 1,5300g.

Ao refazermos os experimento colocando cada metade do comprimido efervescente ao mesmo tempo nos béqueres, obtivemos estes resultados:

- Na água natural o comprimido efervescente dissolveu mais rápido, levando 37 segundos