Universidade Comunitária da Região de ChapecóUNOCHAPECÓ

TRABALHO DE QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA EXPERIMENTAL

Acadêmicas: Maira Faccio, Ricardo H. Andolfato. Curso: Engenharia Química. Disciplina: Química Geral e Inorgânica Experimental

Chapecó-SC, abril, 2010.

UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓCentro: Área de Ciências Exatas e Ambientais Curso: Engenharia Química.Disciplina: Química Geral e Inorgânica ExperimentalProfessor: Gilmar Fidalski

AS VELOCIDADES DAS REAÇÕES QUÍMICAS

Maira FaccioRicardo H. Andolfato

CHAPECÓ – SC, ABRIL, 2010INTRODUÇÃO

O estudo da velocidade das reações químicas, além de ser muito importante em

termos industriais, também está muito relacionado ao nosso dia-a-dia.

A velocidade de uma reação é a medida da rapidez com que se formam os

produtos e se consomem os reagentes. Uma reação química ocorre quando certas

substâncias sofrem transformações em relação ao seu estado inicial. Para que isso possa

acontecer, as ligações entre átomos e moléculas devem ser rompidas e restabelecidas de

outra maneira. Não existe uma velocidade geral para todas as reações químicas, cada

uma acontece em sua velocidade específica, algumas são lentas e outras são rápidas.

A velocidade das reações químicas depende de uma série de fatores: a

concentração das substâncias reagentes, a temperatura, a luz, a presença de

catalisadores, superfície de contato. Esses fatores nos permitem alterar a velocidade

natural de uma reação química. Os catalisadores, por exemplo, são substâncias capazes

de acelerar uma reação. Um catalisador é uma substância que afeta a velocidade de uma

reação, mas emerge do processo inalterado. A ação do catalisador é abaixar a energia de

ativação, possibilitando um novo caminho para a reação. O abaixamento da energia de

ativação é que determina o aumento da velocidade da reação. No final do processo o

catalisador é devolvido intacto, ou seja, sem passar por nenhuma modificação.

MATERIAIS UTILIZADOS

- Termômetro;

- Tubos de ensaio;

- Pipetas de 5 mL;

- Conta-gotas ( para a solução de CuSO4);

- Béquer de 50 mL (para a solução de K2S2O8);

- Gelo;

- Cronômetro;

- Soluções: KCl 0,10 M, K2S2O8 0,050 M, KI 0,10 M, CuSO4 0,10 M, Na2S2O3 0,005 M

+ amido, Na2CO3 0,1 M.

PROCEDIMENTOS

Tabela 1.No Soluções

reagentes

CORRIDA CINÉTICA

1 2 3 4 5 6 7 8

I KI 0,10 M 5 mL 2,5

mL

1 mL 5 mL 5 mL 5 mL 5 mL 5 mL

II Na2S2O3

0,005 M em

solução de

amido

0,48%

2,5

mL

2,5

mL

2,5

mL

2,5

mL

2,5

mL

2,5

mL

2,5

mL

2,5

mL

III KCl 0,10 M - 2,5

mL

4 mL - - - - -

IV K2SO4 0,050

M

- - - 2,5

mL

4 mL - - -

V CuSO4 0,10

M

- - - - - 1 gota - -

VI K2S2O8 0,05

M

5 mL 5 mL 5 mL 2,5

mL

1 mL 5 mL 5 mL 5 mL

Corridas cinéticas de 1 a 6: A corrida cinética 1 foi preparada adicionando-se,

com o uso de uma pipeta, as quantidades requeridas das soluções (I), (II), (III),(IV) e

(V) de acordo com a tabela 1, em um tubo de ensaio. Em seguida a solução VI foi

adicionada ao tubo de ensaio contendo as outras soluções. Ao mesmo tempo o

cronômetro foi acionado e o frasco agitado levemente. Posteriormente anotou-se o

tempo em que a solução levou pra adquirir coloração. Depois que a cor apareceu,

anotou-se a temperatura da mistura.

Os mesmos procedimentos foram realizados para as corridas cinéticas de 2 a 6,

de acordo com a Tabela 1.

Corrida cinética 7: Primeiramente preparou-se a corrida 7 de acordo com a

Tabela 1, porém antes da solução VI ser adicionada, o conteúdo do tubo de ensaio foi

aquecido a cerca de 45 oC. Em seguida mediu-se e anotou-se a temperatura após a

coloração surgir.

Corrida cinética 8: Preparou-se essa corrida de acordo com a Tabela 1, porém

antes da adição da solução IV o conteúdo do tubo de ensaio foi resfriado em torno de 5 oC em uma bacia contendo gelo e água. Após a solução adquirir a devida coloração a

temperatura e o tempo foram anotados.

OBS: Os resíduos resultantes dos experimentos foram descartados para o

posterior tratamento.

ANÁLISE DOS RESULTADOS

Tabela de resultados:Corrida cinética

1 2 3 4 5 6 7 8

Temperatura (oC)

23,0 23,0 23,0 23,0 23,0 23,0 44,0 5,0

Tempo (seg.) 250,8 385,2 1164,0 373,2 813,6 9,6 76,2 438,0Velocidade (1/seg.)

0,0038 0,0025 0,0008 0,0026 0,0012 0,1041 0,0131 0,0022

As corridas cinéticas de 1 a 6 foram realizadas a temperatura ambiente, sendo

que a temperatura final dos 6 experimentos foi praticamente a mesma, ou seja, em torno

de 23oC, porém o tempo variou muito conforme cada solução, o maior tempo obtido

para que a reação começasse a ser observada foi de 1164,0 segundos na solução 3, e o

menor tempo foi de 9,6 segundos para a solução 6.

A velocidade para essas 6 corridas variou bastante entre 0,0008 da solução 3 até

0,1041 da solução 6.

A corrida cinética 7, realizada acima da temperatura ambiente obteve uma

temperatura final de 44,0 oC e o tempo que a reação demorou para ser observada foi de

76,2 segundos, sendo que a velocidade resultante desta reação foi de 0,0131.

A corrida cinética 8, realizada abaixo da temperatura ambiente obteve uma

temperatura final de 5,0 oC e o tempo demorado para a reação ser observada foi de

438,0 segundos, sendo que a velocidade resultante desta reação foi de 0,0022.

A velocidade das reações químicas realizadas acima podem ter variado devido a

uma série de fatores, como: a concentração das substâncias reagentes, a temperatura, a

luz, a presença de catalisadores, superfície de contato. Esses fatores nos permitem

alterar a velocidade natural de uma reação química.

PRÉ- LABORATÓRIO:

1. Escreva as definições dos seguintes termos químicos:

a) Catalisador Um catalisador é uma substância que afeta a velocidade de uma

reação, mas emerge do processo inalterado. A ação do catalisador é abaixar a energia de

ativação, possibilitando um novo caminho para a reação.

b) Energia de ativação É a energia mínima que as moléculas devem ter para que a

colisão seja favorável e, assim, ocorra a reação.

c) Reação unimolecular É a etapa elementar de uma reação em que participa apenas

uma molécula reagente.

d) Cinética É uma ciência que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores

que a influenciam

e) Reação de primeira ordem Reações de primeira ordem são aquelas nas quais a

velocidade da reação química é proporcional à concentração de um reagente

f) Reação bimolecular É a etapa elementar que envolve duas moléculas

g) Reação elementar É aquela que ocorre em uma única etapa, ela tenta representar

exatamente o que os átomos e os elétrons estão fazendo durante uma reação.

h) Reação total

2. Por que os químicos medem as velocidades das reações?

Resposta: Para saber a medida da rapidez com que se formam os produtos e se

consomem os reagentes.

3. Liste várias maneiras de aumentar a velocidade de uma reação química.

Resposta: Existem vários fatores que levam uma reação a se tornar mais rápida ou mais

lenta, como por exemplo, temperatura, calor, pressão, uso de catalisadores etc.

4. Tem sido sugerido que átomos de cloro resultantes da decomposição de

clorofluormetanos, como CCl2F2, catalisam a decomposição do ozônio na camada de

ozônio na atmosfera. Um mecanismo simplificado para essa reação é:

O3 O2 + O

O3 + Cl O2 + ClO

ClO + O Cl + O2

a) Explique por que átomos de cloro são catalisadores na transformação

2 O3 3 O2.

Resposta: Porque aumentam a velocidade da reação sem serem consumidos.

b) Escreva a equação da velocidade para cada reação elementar acima.

V= K.[O3]

V= K.[O3].[Cl]

V= K.[ClO].[O]

5. Óxido nítrico também está envolvido na decomposição do ozônio pelo mecanismo:

O3 O2 + O

O3 + NO NO2 + O2

NO2 + O NO + O2

É o NO catalisador para esta reação? Explique sua resposta.

Resposta: Sim, pois aumentou a velocidade de decomposição do ozônio.

6. Escreva a equação da velocidade para cada uma das reações elementares do

exercício anterior.

V= K.[O3]

V= K.[O3].[NO]

V= K.[NO2].[O]

7. Dois mecanismos são propostos para a reação:

2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)

Mecanismo 1: NO + O2 NO3 (rápida)

NO3 + NO 2 NO2 (lenta)

Mecanismo 2: NO + NO N2O2 (rápida)

N2O2 + O2 2 NO2 (lenta)

Mostre que ambos os mecanismos são consistentes com a expressão da velocidade

observada:

V= K [NO]². [O2]

QUESTIONÁRIO

1. A velocidade da reação é proporcional a concentração de I-? Explique sua resposta.

Resposta: Sim, pois dobrando a concentração de Iodo, dobrará também a velocidade

da reação.

2. A velocidade da reação é proporcional a concentração de S2O8-2? Explique sua

resposta.

Resposta: Sim, pois dobrando a concentração de S2O8-2, dobrará também a velocidade

da reação.

3. Escreva as prováveis etapas e a expressão da velocidade.

Resposta: Uma reação provavelmente será menos veloz do que a outra. A etapa lenta

numa reação que ocorre em várias etapas é determinada de etapa determinante.

Velocidade= K [I-] [S2O8-2]

Velocidade== K [I-]2 [S2O8-2]

4. Podemos considerar a regra “a velocidade de uma reação dobra para cada aumento

de 10oC da temperatura”, correta para esta experiência?

Resposta: Não, pois de acordo com a experiência isso não ocorreu.

5. O catalisador teve um efeito significante na velocidade da reação?

Resposta: Sim, o catalisador aumentou a velocidade da reação escolhendo um caminho

alternativo para a mesma, sem ser consumido durante o processo.

6. Na reação hipotética na qual a etapa determinante da velocidade é:

A + 2B C + D. Qual será o efeito sobre a velocidade da reação:

a) quando se duplica a concentração de A.

Resposta: se desloca para a direção de C e D.

c) quando se duplica a concentração de B.

Resposta: se desloca para a direção de C e D.

CONCLUSÃO

Concluímos através deste experimento que a velocidade de uma reação é a medida

da rapidez com que se formam os produtos e se consomem os reagentes.

Pode-se perceber através dos resultados obtidos que a corrida cinética 6 foi a que

apresentou a maior velocidade de reação (0,1041), enquanto a corrida cinética número 3

foi a que apresentou menor velocidade de reação (0,0008).

Através dos experimentos realizados, pode-se perceber que existem vários fatores

que levam uma reação a se tornar mais rápida ou mais lenta, como por exemplo,

temperatura, calor, pressão, uso de catalisadores etc.

REFERÊNCIAS

CATALISADORES. Disponível em : http://www.alunosonline.com.br/quimica/catalisadores/. Acesso em: 13 de abril de 2010.

VELOCIDADE DAS REAÇÕES QUÍMICAS. Disponível em: http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm. Acesso em: 12 de abril de 2010.

ENERGIA DE ATIVAÇAO. Disponível em : ttp://www.infoescola.com/quimica/energia-de-ativacao/#. Acesso em: 13 de abril de 2010.

REAÇÃO UNIMOLECULAR. Disponível em: http://www.pdamed.com.br/diciomed/pdamed_0001_14248.php. Acesso em: 14 de abril de 2010.

REAÇÃO BIMOLECULAR. Disponível em: http://www.pdamed.com.br/diciomed/pdamed_0001_14214.php. Acesso em: 13 de abril de 2010.

VELOCIDADE DAS REAÇÕES E CATÁLISE. Disponível em : http://www.moderna.com.br/didaticos/em/atividades/quimica/quimicaam/velocidade.htm. Acesso em: 14 de abril de 2010