Cinética Química - Reação De Primeira Ordem

CINÉTICA QUÍMICA – REAÇÃO DE PRIMEIRA ORDEM

CINÉTICA QUÍMICA – REAÇÃO DE PRIMEIRA ORDEM

1-Introdução

As leis cinéticas de velocidade são de grande importância, pois, fornecem expressões precisas para o decorrer da reação e podem ser aplicadas para o cálculo de tempo de reação, rendimento e condições econômicas ótimas. Por meio dessas leis de pode-se ainda esclarecer o mecanismo da reação. No caso de uma equação de primeira ordem a lei cinética diferencial é:

(d[A])/dt=-k[A] onde, [A] = concentração do reagente.

que pode ser diretamente integrada, pois k é uma constante independente de t. Inicialmente, em t = 0 a concentração de A é [A]0, e em um instante t qualquer é [A]. Integrado temos:

ln(([A])/〖[A]〗_0 )= -kt

Portanto a partir dessa equação se traçarmos um gráfico ln ([A]/[A]0) contra t, teremos uma reta cujo coeficiente angular é -k.

Para uma reação de primeira ordem, o tempo de meia-vida t1/2, que é o tempo necessário para a concentração de um reagente cair à metade de seu valor inicial, não depende da concentração inicial do reagente, mas somente do valor de k, sendo constante durante a reação. Este tempo no caso de uma reação de primeira ordem, é dado por:

-k_(1/2)=-ln(1/2 ([A])/〖[A]〗_0 )= ln 2

Logo,

t1/2 = ln 2/k

Um exemplo de reação de primeira ordem é a decomposição da água oxigenada. Esta reação pode ser considerada lenta e se processa segundo a equação:

2H2O2(aq) → 2H2O(aq) + O2(g)

Porém este processo pode ser acelerado por meio da adição de um catalisador. Por exemplo, utilizando-se o cloreto férrico ocorre uma diminuição a energia de ativação da reação fazendo com que a decomposição se proceda de forma mais rápida. A reação correspondente é:

H2O2 (aq) + FeCl3 (aq) →[H2O2... FeCl3](aq)

[H2O2... FeCl3] (aq) → H2O (l) + ½ O2 (g) + FeCl3 (aq)

Em contato com ácido sulfúrico a reação torna a se processar de forma lenta, isso porque o ácido reage com o cloreto férrico que se transforma em sulfato.

2-Objetivo

Determinar a constante de velocidade e o tempo de meia-vida da decomposição do peróxido de hidrogênio, reação de primeira ordem.

3-Materiais e métodos

Materiais utilizados:

Buretas

Pipetas graduadas e volumétricas

Provetas

Erlenmeyers

Cronômetro

Reagentes:

Peróxido de hidrogênio 0,16 mol L-1

Permanganato de potássio 8,0 x 10-3 mol L-1

Solução aquosa de cloreto férrico a 6% m/m

Ácido sulfúrico diluído 1:5

Procedimento experimental:

Colocou-se 5 mL da solução de ácido sulfúrico em oito erlenmeyers. Em um erlenmeyer maior (frasco reacional) foram colocados 100,0 mL de peróxido de hidrogênio. Em seguida 10 mL de cloreto férrico foram adicionados ao frasco reacional. Neste momento o cronômetro foi disparado. A mistura foi agitada durante cerca de oito minutos.

Uma alíquota de 5 mL foi retirada do frasco reacional e adicionada a um dos erlenmeyers contendo solução de ácido sulfúrico, essa mistura foi então titulada com a solução de permanganato de potássio. Anotou-se o tempo em que a alíquota foi adicionada ao erlenmeyer