Determinação Da Velocidade De Reação

1 Introdução

1.1 O significado de velocidade

A velocidade de reação mede quão rapidamente um reagente é consumido ou um produto é formado, durante a reação. Para ver como as velocidades de reação podem ser descritas quantitativamente, considere a reação hipotética, homogênea (em fase única):

A + B → C + D (RUSSEL, 1994)

Admita que A e B são misturados no tempo t = 0 e que a concentração inicial de A é 10,00 mol/L. Com a ocorrência da reação, [A] decresce, como é mostrado pela curva do gráfico abaixo. Expressar a velocidade da reação numericamente não é fácil, pois a velocidade com que os reagentes são consumidos (e os produtos são formados) varia constantemente. Diante desta dificuldade, como poderemos expressar a velocidade? Uma solução para o problema é considerar a velocidade média de desaparecimento de A (decréscimo de sua concentração) num certo intervalo de tempo. A tabela seguinte mostra [A] num intervalo de 2 min (os pontos da tabela estão representados no gráfico seguinte:

Tempo, min

[A], mol/L

0,0

10,00

2,0

6,69

4,0

4,48

6,0

3,00

8,0

2,00

10,0

1,34

12,0

0,90

14,0

0,60

16,0

0,40

(RUSSEL, 1994)

A velocidade média de desaparecimento de A durante o intervalo de tempo, t1 a t2, é definida como a variação da concentração de A, ∆[A], dividida pelo correspondente intervalo de tempo, ∆t, ou,

velocidade média = -∆[A]/∆t = -([A]2-[A]1)/(t2-t1) (RUSSEL, 1994)

Costuma-se expressar a velocidade da reação como um número positivo, por este motivo, o sinal de menos antecede a fração. No intervalo de t = 0,0 a t = 16,0, a concentração de A decresce de 10,00 mol/L e a velocidade média correspondente a estes 16min é

velocidade média = -∆[A]/∆t = -(0,40mol/L – 10,00mol/L)/(16min – 0,0min)

= 0,60mol.L-1.min-1 (RUSSEL, 1994)

(RUSSEL, 1994)

A velocidade média no intervalo de tempo, t1 a t2, - {[A]2 – [A]1}/(t2 – t1) é o coeficiente angular, ou inclinação, com sinal negativo, da reta que une o ponto (t2, [A]2) com o ponto (t1, [A]1), no gráfico. A reta para o intervalo de t = 0,0 a t = 16,0min a t = 12,0min, então

velocidade média = -∆[A]/∆t = - {[A]2 – [A]1}/(t2-t1)

= (- 0,90mol/L – 4,48mol/L)/(12,0min – 4,0min)

= 0,45mol.L-1.min-1 (RUSSEL, 1994)

O gráfico mostra também a inclinação da reta para este intervalo de tempo (4,0 a 12,0min). Os coeficientes angulares de cada uma das duas retas, com sinais trocados, representam as velocidades médias nos respectivos intervalos de tempo. Observe que as duas retas têm diferentes inclinações, portanto, correspondem a diferentes velocidades médias.(RUSSEL, 1994)

Muito mais útil do que a velocidade média é a medida da velocidade num determinado instante, a velocidade instantânea. A velocidade instantânea de uma reação é a inclinação da reta tangente à curva concentração-tempo no ponto desejado. Tal tangente está desenhada no ponto correspondente ao tempo de 8min, no gráfico. A inclinação desta reta, com sinal negativo, é a velocidade instantânea após 8min do início da reação, podendo ser avaliada a partir das coordenadas (t, [A]) de dois pontos quaisquer da reta, como por exemplo (2,0;4,3) e (12,0; 0,3). Então,

velocidade instantânea a 8 min = - inclinação = - {[A]2 – [A]1}/(t2 – t1)

= - (0,3mol/L – 4,3mol/L)/(12,0min – 2,0min)

= 0,40mol.L-1.min-1 (RUSSEL, 1994)

Devido ao uso da relação - ∆[A]/∆t, para representar a velocidade média de desaparecimento de A, um outro símbolo é necessário para a representação da velocidade instantânea. O símbolo quase sempre utilizado para este propósito é

- d[A]/d t (RUSSEL, 1994)

Nesta atividade serão analisados fatores (concentração) que alteram a velocidade do íon permanganato em meio ácido, com o íon oxalato, segundo a reação:

5C2O42-(aq) + 2MnO4-(aq) + 16H+(aq) → 10CO2(g) + 2Mn2+(aq) + 8H2O(l) (LENZI, 2004)

Das espécies envolvidas na reação acima, apenas a solução de íons permanganato é colorida (violeta). Todas as demais são incolores. A velocidade da reação pode ser observada pelo tempo necessário para que se dê o descoramento da solução. É, como foi dito, uma “reação-relógio”.(LENZI, 2004)

2 objetivos

Verificar a influência da concentração dos reagentes na velocidade de uma reação química de oxidação-redução.

3 Desenvolvimento

3.1 Materiais e métodos

3.1.1 Materiais Utilizados

Erlenmeyers de 150mL

Permanganato de potássio (KMnO4) [0,04mol/]

Ácido sulfúrico (H2SO4) [2,50mol/L)

Ácido oxálico (H2C2O4) [0,50mol/L)

Cronômetro

Pipetas de 5mL e 10mL

3.1.2 Método Utilizado

O procedimento do trabalho se deu da seguinte forma:

Foram adicionados 4mL de solução 0,04mol/L de permanganato de potássio em um erlenmeyer de 150mL, limpo e seco, com uma pipeta graduada e numerado-o como erlenmeyer 1. Em seguida em um outro erlenmeyer também de 150mL