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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLÓGIA CAMPUS BELÉM COORDENAÇÃO DE QUÍMICA CURSO: QUÍMICA, LICENCIATURA DISCIPLINA: FÍSICO QUÍMICA EXPERIMENTAL II CINÉTICA QUÍMICA Belém 2022 Daison Antônio Holanda Ferreira / Matricula: 20180864176 Dayan Rios Pereira / Matricula: 20180864185 Lucas Bentes Pessoa Lopes / Matrícula: 20180864263 Thiago Luís Garcia Lobato / Matrícula: 20180864324 CINÉTICA QUÍMICA Trabalho apresentado referente a disciplina Físico Química Experimental II da turma C863NB do curso de Licenciatura plena em Química como requisito para obtenção de nota parcial do 1° bimestral. Professor(a): Dra. Patrícia da Luz Belém 2022 INTRODUÇÃO A lei de ação das massas constitui uma lei fundamental da química. 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 massa ativa de um reagente é considerada como sendo a sua concentração molar. Considere a reação hipotética: A+B⟶C+D Pela lei a velocidade dessa reação é proporcional às concentrações de A e B. Escrevemos então: v∝[A][B] Essa relação é transformada em igualdade introduzindo uma constante de velocidade k, obtemos a chamada lei de velocidade da reação: v=k[A][B] Cada reação tem uma constante de velocidade que depende da temperatura. O coeficiente estequiométrico também é importante na determinação da lei de velocidade, se duas moléculas de uma espécie participam da reação a velocidade depende quadraticamente da concentração desta. Por exemplo, na reação a seguir: 2A⟶B Temos: v=k[A]2 De modo geral podemos escrever a lei de reação como: v=k[A]γA[B]γB[C]γC… Onde γ é a ordem da reação de cada reagente. A soma das ordens de todos os reagentes é a ordem global da reação. Para reações elementares a ordem é simplesmente o coeficiente estequiométrico da espécie, que em geral é 1 ou 2, indicando reações unimoleculares e bimoleculares respectivamente. Na prática nem todas reações observadas são elementares, pois são na verdade reações complexas produto de diversas etapas elementares. Nesses casos a ordem de reação não é apenas o coeficiente estequiométrico e deve ser determinada experimentalmente, não havendo restrições quanto ao seu valor, podendo até ser negativa, fracional ou nula. É importante notar que a velocidade de uma reação pode ser expressa em relação a qualquer um dos participantes, inclusive produtos. Entretanto, a não ser que os coeficientes estequiométricos sejam iguais, as velocidades vão ser diferentes dependendo da espécie monitorada. A lei de ação de massas tem implicações cinéticas, descritas acima, e também termodinâmicas, uma vez que o equilíbrio químico pode ser descrito através dessa lei. Sabe-se que o equilíbrio de reações químicas não é estático e sim um equilíbrio dinâmico onde a velocidade da reação direta e inversa são iguais. Isso significa dizer que: Vdireta = Vinversa Para uma reação do tipo: A+B⇌C+D Temos que: Vdireta=kD[A][B] Vinversa=kI[C][D] No equilíbrio: kD[A][B]=kI[C][D] OBJETIVO Estudar o efeito da concentração dos reagentes na velocidade de uma reação química. MATERIAIS E REAGENTES UTILIZADOS Materiais 02 Bureta 25mL 01 Cronômetro 06 Etiquetas 03 Béqueres 100 mL 04 Tubos de ensaio 01 Suporte universal 01 Estante para tubo de ensaio Reagentes Solução 0,3 M de ácido sulfúrico, H2SO4 Solução 0,3 M de tiossulfato de sódio, Na2S2O3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL - Rotular duas buretas e três béqueres de 100 mL: H2O, H2SO4, Na2S2O3; - Carregue corretamente cada bureta com o respectivo líquido e deixe sob cada uma o béquer identificado; - Pegue quatro tubos de ensaio e, utilizando a bureta, coloque, em cada um, 4 mL da solução 0,3M de ácido sulfúrico; - Numere outros quatro tubos de ensaio de 1 a 4; - Utilizando as buretas, coloque no tubos numerados a solução 0,3M de Na2S2O3 e H2O segundo a tabela seguinte. - Pegar o tubo de ensaio 1 e um dos tubos contendo 4 mL de H2SO4 do passo 3. Pegar também um cronômetro ou um relógio que marque segundos. - Adicionar os 4 mL de ácido ao tubo 1 e, assim que começar a aparecer uma turvação, parar o cronômetro. Lançar na tabela o tempo (em segundos) que demorou para aparecer a turvação. - Jogar fora o conteúdo do tubo 1 e lave-o em seguida. Essa operação deve ser feita imediatamente, para evitar que o tubo fique manchado. - Repita os passos 6, 7, 8 e 9 para os tubos 2,3 e 4, anotando na tabela 1 o tempo gasto em cada reação. - Caso haja dúvida com relação a alguma medida, refazer a medição. - Calcular agora a velocidade de cada reação, dividindo cada valor de ∆ n pelo tempo da reação correspondente. RESULTADOS E DISCURSÕES A análise da velocidade da reação pelo consumo de tiossulfato de Sódio apresentou o seguinte gráfico: [M] da mistura ∆n = Nº de mols de Na2S2O3 que reagiram v.m Tempo de Reação (s) Velocidade V = ∆n/∆t Na2S2O3 (0,3 M) H2O Total (mL) M2 = (M1.V1)/V2 Em (10^-4) Em (s) Em (mols/s) 1 6 0 6 0,3 18 10 1,800 2 4 2 6 0,2 12 15 0,800 3 3 3 6 0,15 9 24 0,375 4 2 4 6 0,1 6 33 0,182 Volume em mL Tubo Dados: Y → Número de Mols que reagiram de tiossulfato de Sódio (Na2S2O3) X → Variação do Tempo (em segundos) O gráfico da Velocidade da Reação demonstra o fenômeno diretamente conforme figura a seguir: y = -0,4806x + 21,102 5 7 9 11 13 15 17 19 5 10 15 20 25 30 35 N a2 S2 O 3 (e m M o ls ) Tempo (s) Velocidade Cinética da Concentraçao do Tiosulfato de Sódio 1,800 0,800 0,375 0,182 v = -0,528t + 2,1091 10 15 24 33 V e lo ci d ad e V = ∆ n /∆ t Tempo (s) VELOCIDADE DA REAÇÃO (EM MOLS/S) 6 CONCLUSÃO Pelos resultados gráficos do experimento pudemos observar que ao longo do processo de reação, a concentração do reagente tiossulfato de Sódio (Na2S2O3) foi-se reduzindo ao passo em que a velocidade da reação estava decrescendo com o tempo. 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ATKINS, P.W., Jones, L., Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente 5ª ed., Porto Alegre: Ed. Bookman, 2012. CONSTANTINO, M.G., da SILVA G. V. J., Donate P. M. 2004. Fundamentos de Química experimental, Editora EdUsp, FELTRE, Ricardo; Fundamentos da Química, vol. Único, Ed. Moderna, São Paulo/SP – 1990. MARTINS, Cláudia Rocha; LOPES, Wilson Araújo e ANDRADE, Jailson Bittencourt de. Solubilidade de substâncias orgânicas. Quim. Nova, Vol. 36, No. 8, 1248-1255, 2013. Site: https://www.infoescola.com/fisico-quimica/lei-de-acao-das-massas/