Relatório da prática 2 - Cinética da redução do azul de metileno

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Universidade Federal do Ceará 
Centro de Ciências 
Departamento de Química Analítica e Físico-Química 
 
 
Prática 02 
Cinética da Redução do 
Azul de Metileno 
 
 
 
Disciplina: Físico-Química Experimental II 
Curso: Química Bacharelado 
 
 
 
 
Fortaleza – CE 
2021 
1 Objetivo 
Acompanhar a cinética da reação de redução do corante azul de metileno, 
determinar a constante de velocidade utilizando o método de ajuste linear e determinar a 
ordem da reação pelo método da velocidade inicial. 
2 Resultados e discussão 
2.1 Determinação do espectro de absorbância do azul de metileno 
Realizou-se uma varredura do espectro de absorbância do azul de metileno a 
fim de determinar o comprimento de onda (λ) de trabalho, ou seja, aquele que 
apresentasse o valor de absorbância (A) máxima para o azul de metileno. A faixa de 
comprimento de onda utilizada variou de 320 a 800 nm, intercalados em intervalos de 
20 nm. Com os resultados obtidos, plotou-se um gráfico de A versus λ, gráfico 01, a 
partir do qual observou-se que o valor de absorbância máxima, o pico da curva, 
corresponde ao valor de λ = 660 nm. Logo, adotou-se este valor de comprimento de 
onda para as demais condições experimentais. 
Gráfico 01 - A versus λ para a determinação do comprimento de onda de trabalho. 
 Fonte: autora. 
 
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
A
λ (nm) λ máx. = 660 nm 
 
A máx. = 1,196 
 
2.2 Determinação da constante de velocidade da reação de redução do azul de 
metileno pelo método do ajuste linear 
Depois de determinado o comprimento de onda de trabalho, λ = 660 nm, 
iniciou-se os experimentos para três condições, na qual utilizou-se uma solução de azul 
de metileno (AM) 3,0 x 10-5 mol/L, uma solução de ácido ascórbico (AA) 0,1 mol/L e 
uma solução de ácido clorídrico (HCl) 1,0 mol/L. Para a condição 1, mediu-se 10 mL da 
solução de AM em um béquer e adicionou-se 10 mL de água destilada. Homogeneizou-
se a solução e, em seguida, realizou-se a leitura do valor de absorbância dessa solução. 
O valor obtido corresponde a absorbância no tempo zero (A0) para a condição 1. Para as 
condições 2 e 3 o processo para a determinação da absorbância no tempo zero foi 
similar, diferindo apenas nos volumes da solução de AM e de água destilada. Para a 
condição 2 utilizou-se 16 mL da solução de AM e 4 mL de água destilada e para a 
condição 3 utilizou-se 6 mL da solução de AM e 14 mL de água destilada. Os valores 
obtidos para a absorbância no tempo zero para as três condições estão expressos na 
tabela 1. 
Tabela 1 – A0 para as três condições experimentais. 
 Condição 1 Condição 2 Condição 3 
A0 0,693 0,989 0,388 
Fonte: autora. 
Para as três condições manteve-se a concentração de ácido clorídrico e de 
ácido ascórbico constantes. Como utilizou-se 1 mL da solução de HCl e 2 mL da 
solução de AA para um volume constante de 20 mL, calculou-se a concentração de 
ácido clorídrico e ácido ascórbico nas três condições pela equação da diluição. A seguir 
encontra-se os cálculos para a solução de HCl e a solução de AA, respectivamente. 
C1 x V1 = C2 x V2 ~> 1,0 mol/L x 1 mL = [HCl] x 20 mL ~> [HCl] = 0,05 mol/L 
C1 x V1 = C2 x V2 ~> 0,1 mol/L x 2 mL = [AA] x 20 mL ~> [AA] = 0,01 mol/L 
A concentração da solução de AM variou nas três condições experimentais. 
Nas condições 1, 2 e 3 foram utilizados, respectivamente, 10 mL, 16 mL e 6 mL da 
solução de AM, sempre para um volume constante de 20 mL. Seguindo-se o mesmo 
raciocínio apresentado acima, calculou-se a concentração de azul de metileno nas três 
condições pela equação da diluição. Os valores das concentrações iniciais dos três 
reagentes estão resumidos na tabela 2. 
Tabela 2 – Concentrações iniciais dos reagentes para as três condições experimentais. 
Condição [HCl] mol/L [AA] mol/L [AM] mol/L 
1 5,0 x 10-2 1,0 x 10-2 1,5 x 10-5 
2 5,0 x 10-2 1,0 x 10-2 2,4 x 10-5 
3 5,0 x 10-2 1,0 x 10-2 9,0 x 10-6 
Fonte: autora. 
Com as leituras de absorbância obtidas e os valores de A0 (disponíveis na 
tabela 1), plotou-se um gráfico de A versus t contemplando as três condições 
experimentais, gráfico 2. 
Gráfico 2 – Comparativo de A x t para as três condições estudadas. 
Fonte: autora. 
Pelo gráfico, observa-se que as três curvas apresentam uma tendência 
exponencial de decaimento, sendo essa tendência mais elevada quanto maior a 
concentração inicial da solução de AM. Isso indica que, nas três condições, as curvas 
apresentam um perfil cinético de reação de pseudo-primeira ordem pois, apesar da 
velocidade da reação depender de 3 reagentes, a concentração de dois deles foi mantida 
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
A
t (s)
Condição 1 (C1) 
Condição 2 (C2) 
Condição 3 (C3) 
bem elevada, com uma diferença de, pelo menos, duas ordens de grandeza da [AM]. 
Logo, pode-se considerar que as [HCl] e [AA] permaneceram constantes durante a 
reação e a cinética dependeu somente da [AM]. 
Obteve-se a equação da reta para as três condições apresentadas no gráfico 2 
e, com isso, determinou-se as constantes de velocidade de pseudo-primeira ordem em 
cada caso através do coeficiente angular. O gráfico 3 apresenta esses resultados. 
Gráfico 3 – Comparativo de A x t para as três condições estudadas. 
Fonte: autora. 
Pelo gráfico 3, elaborou-se a tabela 3, com as constantes de velocidade 
obtidas em cada condição. 
Tabela 3 – Constantes de velocidade obtidas da relação A versus t. 
 Condição 1 Condição 2 Condição 3 
Kobs. 1,2 x 10-3 8,0 x 10-4 4,0 x 10-4 
Fonte: autora. 
Também analisou-se a cinética dessa reação pela relação ln[(A∞ - At)/(A∞ - 
A0)] versus t para as três condições. Contudo, utilizou-se apenas os 80 segundos iniciais 
de cada reação. O coeficiente angular da equação da reta obtida por esse gráfico fornece 
y = -0,0008x + 0,3765
R² = 0,6442
y = -0,0012x + 0,5443
R² = 0,6484
y = -0,0004x + 0,1576
R² = 0,5585
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
-50 50 150 250 350 450 550 650
A
t (s)
Condição 1 (C1) Condição 2 (C2) Condição 3 (C3) 
a constante de velocidade de pseudo-primeira ordem em cada caso. O gráfico 4 
apresenta esses resultados. 
Gráfico 4 - Comparativo de ln[(A∞ - At)/(A∞ - A0)] x t para as três condições. 
 
Fonte: autora. 
Pelo gráfico 4, elaborou-se a tabela 4, com as constantes de velocidade 
obtidas em cada condição. 
Tabela 4 – Constantes de velocidade obtidas da relação ln[(A∞ - At)/(A∞ - A0)] x t. 
 Condição 1 Condição 2 Condição 3 
Kobs. 8,4 x 10-3 7,9 x 10-3 1,25 x 10-2 
Fonte: autora. 
Observa-se que as constantes de velocidade obtidas pela relação ln[(A∞ - 
At)/(A∞ - A0)] x t são maiores do que as obtidas pelo ajuste não linear. Como no 
segundo ajuste considerou- se apenas a etapa inicial da reação e obteve-se uma boa 
linearização, as constantes obtidas pelo segundo ajuste são mais confiáveis. 
Também se calculou as velocidades iniciais de cada reação. Para isso, 
utilizou-se a equação da reta obtida por regressão linear dos pontos iniciais das curvas 
exponenciais. O gráfico 5 mostra o intervalo utilizado em cada regressão, bem como a 
equação da reta para cada condição. 
 
y = -0,0084x + 0,0706
R² = 0,9931
y = -0,0079x + 0,068
R² = 0,9879
y = -0,0125x - 0,0321
R² = 0,9912-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
ln
[(
A
∞
 -
A
t)
/(
A
∞
 -
A
0
)]
 
t (s)
Condição 1 (C1) Condição 2 (C2) Condição 3 (C3) 
Gráfico 5 – Intervalos utilizados para a determinação das velocidades iniciais de cada 
condição. 
 
Fonte: autora. 
 
Pelo gráfico 5, elaborou-se a tabela 5, com as velocidades iniciais obtidas 
em cada condição. 
Tabela 5 – Velocidades iniciais obtidas nas três condições. 
 Condição 1 Condição 2 Condição 3 
vi 3,5 x 10-3 4,2 x 10-3 2,2 x 10-3 
Fonte: autora. 
 
Pode-se calcular a ordem da reação emrelação ao azul de metileno [AM] na 
temperatura trabalhada através do método das velocidades iniciais. Como considera-se a 
reação de pseudo-primeira ordem, pode-se escrever sua lei de velocidade da seguinte 
forma: 
v = k[AM]a (1) 
Aplicando o logaritmo, tem-se que: 
log v = log { k[AM]a } 
log v = log k + log [AM]a 
log v = a log [AM] + log k 
y = -0,0042x + 0,709
y = -0,0035x + 0,978
y = -0,0022x + 0,34
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
8 10 12 14 16 18 20 22
A
t (s)
Com isso, o coeficiente angular de um gráfico de log vi x log [AM] fornece 
a ordem de reação para o azul de metileno. Construiu-se esse gráfico com os valores 
fornecidos nas tabelas 2 e 5. E, pela equação da reta obtida, tem-se que a ordem da 
reação do azul de metileno na temperatura trabalhada é 0,66. 
Gráfico 6 – log vi x log [AM]. 
 
Fonte: autora. 
 
 
Referências 
Manual de práticas da disciplina de Físico-Química Experimental II. Universidade 
Federal do Ceará, 2021. 
y = 0.6631x + 0.7061
R² = 0.9512
-2.7
-2.65
-2.6
-2.55
-2.5
-2.45
-2.4
-2.35
-2.3
-5.1 -5 -4.9 -4.8 -4.7 -4.6 -4.5
lo
g
 v
i
log [AM]