Relatorio Cinetica Quimica

RESUMO

INTRODUÇÃO

A maioria das reações químicas ocorrem completamente quando o reagente limitante é totalmente consumido, é formada então uma quantidade máxima de produtos. No entanto, muitas reações não são completadas e parecem ter sido interrompidas, isto se deve ao fato de que a velocidade no sentido direto é equiparável a velocidade do sentido inverso da reação. Ou melhor, a velocidade na qual os produtos são formados a partir dos reagentes é igual a velocidade na qual os reagentes são formados a partir dos produtos.

Quando a variação da concentração de reagentes e produtos torna-se constante com relação ao tempo, em um sistema fechado, a reação entra no estado de equilíbrio químico. "Equilíbrio químico ocorre quando as reações opostas acontecem a velocidades iguais". Brown, 9°ed, pág. 531.

Em reações gasosas, por exemplo, as pressões parciais dos reagentes diminuem enquanto as pressões parciais dos produtos aumentam assim como suas velocidades. Quando o equilíbrio é atingido as pressões, que estão correlacionadas com as concentrações através da lei dos gases, não variam. Entretanto, “...apenas porque a composição do equilíbrio permanece constante com o tempo não significa que a reação parou de ocorrer." Brown, 9°ed, pág 534. Ao contrário, o equilíbrio é dinâmico.

A condição de equilíbrio pode ser expressa pela razão entre as concentrações dos reagentes por produtos quando estiverem em equilíbrio. Sendo assim, o mecanismo da reação não interfere nela, altera apenas a estequiometria.

Dado isso podemos relacionar com a lei de ação das massas, visto que esta é uma lei fundamental da química, e estabelece que a velocidade à qual uma reação química tem lugar, a uma dada temperatura, é diretamente proporcional ao produto das massas ativas dos reagentes.

A situação de equilíbrio de uma reação pode ser modificada por variações da pressão e da temperatura, ou seja, existe uma relação de dependência entre o equilíbrio químico e a pressão. Quando o número de moléculas produzidas é menor do que as que entram na reação um aumento da pressão vai provocar uma alteração do equilíbrio no sentido do resultado final já quando o número de moléculas aumenta, o aumento da pressão favorece a reação inversa.

A expressão matemática da lei de ação de massas é dada por:

Keq = [C]c X [D]d /[A]a X [B]b

Na qual as concentrações molares de cada substância são representadas entre colchetes e Keq é a constante de equilíbrio, que é o valor numérico obtido quando substituímos as pressões parciais ou concentrações molares reais no equilíbrio na expressão da constante de equilíbrio. Brown, 9ª ed, pág 536.

Pode-se interpretar essa lei em termos das velocidades de reação (v) e através das seguinte expressão:

V1 = k1 [A].[B] e V2 = k2 [C] [D]

Na qual, k1 e k2 são constantes de velocidade referentes às reações de formação e de decomposição do produto, respectivamente. Nesses termos, a constante de equilíbrio Keq é equivalente ao quociente das constantes de velocidade (Keq = k1/k2).

Podemos entender melhor esses efeitos presentes no equilíbrio químico através do Princípio de Le Châtelier, sendo que se um sistema em equilíbrio é perturbado por uma variação na temperatura, pressão ou concentração de um dos componentes, o sistema deslocará sua posição de equilíbrio de tal forma a neutralizar o efeito do distúrbio. Brown, 9ªed, pág 549.

MATERIAIS E MÉTODOS

Para este experimento, foram utilizados dois béqueres de 1 litro, dois de 50 mL e um béquer de 100 mL, uma proveta de 250 mL. Além disso, foram usados dois corantes de cores diferentes para facilitar a observação do experimento.

Este experimento foi dividido em três etapas. Na primeira etapa, colocou-se dois béqueres de 1 litro sobre a bancada e encheu-se o primeiro com ¾ de água, denominado béquer A, e o segundo com ¼ do volume, denominado béquer B. Adicionou-se em cada béquer um corante para facilitar a observação da prática. Em seguida, utilizou-se dois béqueres de 50 mL para transferir água do béquer A para o B e do B para o A. Enquanto um aluno enche um béquer retirando água do primeiro béquer e transfere seu conteúdo para o segundo béquer, o outro estudante fará o mesmo, no mesmo tempo, mas no sentido contrário, do segundo béquer para o primeiro béquer. Continuou-se o procedimento até que os níveis de água dos dois béqueres se igualassem.

A segunda etapa consistiu em repetir a etapa anterior, mas com algumas modificações. Nesse momento, encheu-se primeiro béquer como na primeira parte e o segundo béquer foi deixado vazio. Em vez de trabalhar com béqueres iguais, trabalhou-se com dois béqueres, sendo um de 50 ml e outro de 100 ml. Continuou-se a prática até que se atingisse o equilíbrio, ou seja, até que foi observado que o volume parou de variar de um béquer para o outro.

Na terceira etapa repetiu-se todo o procedimento da segunda etapa, mas ao invés de despejar diretamente a água de um béquer ao outro, despejou-se primeiramente em uma proveta, para medir o volume. Anotou-se o volume exato transferido a cada dez movimentos. Registou-se os volumes em