CINTICA QUMICA VELOCIDADE DAS REAES

LARISSA DIAS SANTOS

JEQUI-BAMARO - 2012

INTRODUO

Toda reao qumica necessita de certo tempo para se completar. Algumas reaes so extremamente rpidas, como, por exemplo, a neutralizao entre um cido e uma base em soluo aquosa. Existem, por outro lado, reaes extremamente lentas, com velocidade praticamente igual a zero. O ramo da cincia que se preocupa em estudar a velocidade das reaes qumicas e os fatores que a influenciam denominado cintica qumica. (Canto,1998)

Como as reaes envolvem a quebra e a formao de ligaes, as respectivas velocidades dependem da natureza dos reagentes em si. Entretanto existem quatro fatores que permitem a variao das velocidades nas quais reaes especficas ocorrem (Brown, 2005):

1. O estado fsico dos reagentes: Os reagentes devem entrar em contato para que reajam. Quanto mais rapidamente as molculas se chocam, mais rapidamente elas reagem. A maioria das reaes que consideramos homognea, envolvendo gases ou solues lquidas. Quando os reagentes esto em fases diferentes, como quando um gs e o outro slido, a reao est limitada rea de contato. Portanto, as reaes que envolvem slidos tendem a prosseguir mais rapidamente se a rea superficial do solido for aumentada.

2. As concentraes dos reagentes: A maioria das reaes qumicas prossegue mais rapidamente se a concentrao de um ou mais dos reagentes aumentada. medida que a concentrao aumenta, a freqncia com a qual as molculas se chocam tambm o faz, levando a um aumento das velocidades.

3. A temperatura na qual a reao ocorre: As velocidades de reaes qumicas aumentam conforme a temperatura aumenta. O aumento da temperatura faz aumentar as energias cinticas das molculas. proporo que as molculas movem-se mais velozmente, elas se chocam com mais freqncia e tambm com energia mais alta, ocasionando aumento de suas velocidades.

4. A presena de um catalisador: Os catalisadores so agentes que aumentam as velocidades de reao sem serem usados. Eles afetam os tipos de colises (o mecanismo) que levam reao.

Modelo de coliso

Baseado na teoria cintica molecular, este modelo explica os efeitos no nvel molecular, a idia central de que as molculas devem colidir para reagir. Quanto maior o nmero de colises por segundo, maior a velocidade da reao. Para que reajam, as molculas que colidem devem ter energia cintica total igual ou maior que um valor mnimo. A energia mnima necessria para iniciar uma reao chamada de energia de ativao. (Brown, 2005)

Velocidade de reao uma grandeza que indica como a concentrao de um reagente ou produto varia com o passar o tempo. Defini-se velocidade mdia de formao de um produto ou de consumo de um reagente por meio da seguinte expresso:

Vm = |quantidade| tempo

Na qual: |quantidade| = mdulo da variao da quantidade de um reagente ou produto, isto , quantidade final quantidade inicial. Essa quantidade pode ser expressa em massa, nmero de mols, concentrao ou volume (volume usado apenas no caso de gases).

tempo = intervalo de tempo no qual ocorreu a variao quantidade (Canto,1998).

O objetivo desta prtica foi analisar a influncia da natureza dos reagentes, da concentrao dos reagentes, da temperatura, da superfcie especfica dos reagentes e da adio de catalisadores na velocidade de algumas reaes qumicas.

EXPERIMENTAL

MATERIAIS E REAGENTES: Bquer Conta-gotas Cronmetro Esptula Proveta Tubo de ensaio Termometro gua destilada gua gelada lcool etlico Sdio metlico cido clordrico a 0,2 mol/L e a 1,0 mol/L Magnsio metlico Permanganato de potssio a 0,1 mol/L Soluo de sacarose a 0,5 mol/L Comprimido anticido (sonrisal) Cloreto frrico Cloreto de cobre (II) Perxido de hidrognio a 6%PROCEDIMENTO

I A natureza dos reagentes

a) Adicionou-se 1mL de gua destilada em um tubo de ensaio e colocou-se um pequeno pedao de sdio metlico e observou-se.b) Adicionou-se 1 mL de lcool etlico em um tubo de ensaio e colocou-se um pequeno pedao de sdio metlico e observou-se.

II Fator concentrao

1. Reao do HCl com magnsio

Em um tubo de ensaio, adicionou-se 5mL de soluo de cido clordrico a 0,2 mol/L e em outro tubo adicionou-se 5 mL de soluo do mesmo cido a 1,0 mol/L. Colocou-se dois pedaos aproximadamente iguais de magnsio slido em cada tudo e observou-se.

2. Reao de sacarose com permanganato de potssio

Preparou-se 4 tubos de ensaio da seguinte maneira:

Tubo 1: 10 mL de soluo de sacarose a 0,5 mol/L. Tubo 2: 7 mL de soluo de sacarose a 0,5 mol/L + 3 mL de gua destilada. Tubo 3: 5 mL de soluo de sacarose a 0,5 mol/L + 5 mL de gua destilada. Tubo 4: 3 mL de soluo de sacarose a 0,5 mol/L + 7 mL de gua destilada. Adicionou-se 1 mL de soluo de permanganato de potssio a cada tubo de ensaio e com o cronmetro mediu-se o tempo gasto em cada reao.

III Fator Temperatura

Adicionou-se 10 mL de soluo de sacarose a 1,0 mol/L em um tubo de ensaio e adicionou-se 3 gotas de permanganato de potssio temperatura ambiente e anotou-se o tempo gasto na reao. Colocou-se em banho-maria a 50, um tubo de ensaio contendo 10 mL de soluo de sacarose a 1,0 mol/L e adicionou-se 3 gotas de permanganato de potssio, observou-se e anotou-se o tempo gasto na reao. Colocou-se em um bquer contendo gua destilada, um tubo de ensaio com 10 mL de soluo de sacarose a 1,0 mol/L e adicionou-se ao tubo 3 gotas de permanganato de potssio, observou-se e anotou-se o tempo gasto na reao.

IV Superfcie de contato

Colocou-se 100 mL de gua destilada em um bquer e adicionou-se um comprimido anticido inteiro. Em outro bquer contendo 100 mL de gua destilada, adicionou-se um comprimido anticido triturado. Observou-se e anotou-se os tempos que foram gastos nas reaes.

V Ao de um catalisador

Adicionou-se 3 tubos de ensaio, 1,0 mL de perxido de hidrognio, em cada. No primeiro tubo adicionou-se uma gota de soluo de cloreto frrico, no segundo um cristal de cloreto de cobre (II) e no terceiro, uma gota de cloreto frrico e um cristal de cloreto de cobre (II) ao mesmo tempo. Observou-se e comparou-se a velocidade das reaes nos trs tubos.

RESULTADOS E DISCUSSO

I A natureza dos reagentes

a) Ao adicionar o pedao de sdio ao tubo de ensaio contendo gua destilada, percebeu-se que o sdio reage vigorosamente e rapidamente com a gua. Nesta reao observou-se uma pequena chama e aquecimento, logo, percebe-se que uma reao exotrmica, com liberao de calor. Fazendo a equao qumica j balanceada dessa reao, tem-se: 2Na(s) + 2H2O(l) 2Na(OH)(aq) + H2(g)

De acordo com a equao descrita acima, observa-se que a reao qumica tem como um de seus produtos o hidrxido de sdio. Na prtica, observou-se tambm que houve formao de pequenas bolhas, logo a reao estava liberando gs, no caso desta, o hidrognio, tambm produto da reao.

b) Ao adicionar o pedao de sdio metlico ao tubo contendo lcool etlico observou-se liberao de gs pela formao de bolhas. A equao que descreve esta reao qumica :

2Na(s) + 2CH3-CH2-OH(l) 2CH3-CH2-ONa(aq) + H2(g)

Observou-se de acordo com a equao, formao do etxido de sdio e liberao de gs hidrognio.

Comparando as duas reaes qumicas, percebeu-se que a primeira ocorre em menor tempo, ou seja, com maior velocidade, pois, libera maior quantidade de calor.

II Fator concentrao

1. Reao do HCl com magnsio

Ao adicionar magnsio metlico aos tubos de ensaio contendo cido clordrico, percebeu-se que no cido a 0,2 mol/L, a fita foi consumida de forma lenta e no tubo contendo cido a 1,0 mol/L a fita foi consumida de forma rpida. A equao abaixo descreve a reao qumica destes dois elementos:

Mg(s) + 2HCl(l) MgCl2(aq) + H2(g) + Calor

A reao produz cloreto de magnsio, libera gs hidrognio e calor (exotrmica). De acordo com a reao do magnsio com o cido concentraes diferentes, percebeu-se que medida que a concentrao aumenta, a velocidade da reao tambm aumenta.

2. Reao de sacarose com permanganato de potssio

Inicialmente ao misturar o permanganato de potssio sacarose, percebeu-se que a soluo demorou a ser homogeneizada, apresentando duas fases: uma incolor e a outra roxa. Com o passar do tempo, a reao foi ocorrendo e a soluo apresentou colorao marrom. A reao dessas substncias caracterizada pela seguinte equao qumica:

KMnO4 + C12H22O11 K2CO3 + MnO2 + CO2 + H2O

Reao na qual h formao de carbonato de potssio, dixido de mangans (responsvel pela colorao marrom), gs carbnico e gua.

A tabela abaixo apresenta o tempo gasto para a ocorrncia das reaes em diferentes tubos:

SoluoTempo gasto

Tubo 0110 ml de soluo de sacarose 1,0mol/L39 seg.

Tubo 027ml de soluo de sacarose 1,0mol/L + 3ml de gua destilada1 min. 52 seg.

Tubo 035ml de soluo de sacarose 1,0mol/L + 5ml de gua destilada04 min. 01 seg.

Tubo 043ml de soluo de sacarose 1,5mol/L + 7ml de gua destilada06 min. 20 seg.

Tabela 1: Tempo gasto na reao do permanganato de potssio com a sacarose.

De acordo com os valores observados, percebeu-se que ao diminuir a quantidade de sacarose, o tempo para a ocorrncia da reao aumenta e a velocidade diminui.

III Fator temperatura

A reao do permanganato de potssio com a sacarose foi feita diferentes temperaturas, os valores do tempo gasto e a temperatura esto expressas na seguinte tabela:

TubosFator temperaturaTempo gasto

01Ambiente2 min. 45 seg.

02Banho-maria a 5001 min. 07 seg.

03gua gelada04 min. 56 seg.

Tabela 2: Tempo gasto para reao do permanganato de potssio com sacarose em diferentes temperaturas.

Em temperatura ambiente em torno de 25C, percebeu-se que a reao ocorreu de forma lenta. Observou-se que temperatura alta, ou seja, a 50C, a velocidade da reao foi maior, ocorreu em menor tempo. E baixa temperatura (gua gelada) a reao ocorreu de forma bastante lenta. Com isso, foi possvel perceber que ao aumentar a temperatura, aumenta-se tambm a velocidade da reao.

IV Superfcie de contato

Na dissoluo do comprimido inteiro, percebeu-se um tempo de 1 minuto, 12 segundos e 59 milsimos e no comprimido triturado observou-se 50 segundos e 07 milsimos. Com isso, possvel notar que quando a superfcie de contato aumenta, a velocidade da reao aumenta.

V Ao de um catalisador

Catalisadores so substncias que aumentam a velocidade de uma reao sem serem consumidos na mesma. Adicionou-se 3 catalisadores diferentes para que se observasse a velocidade da decomposio do perxido de hidrognio. Os resultados observados esto expressos na seguinte tabela:

Reao qumicaVelocidade

FeCl32H2O2(aq) 2H2O(aq) + 3O2(g)

Lenta

CuCl22H2O2(aq) 2H2O(aq) + 3O2(g)

Rpida

FeCl3 + CuCl22H2O2(aq) 2H2O(aq) + 3O2(g)

Muito rpida

Tabela 3: Velocidade de decomposio do perxido de hidrognio na presena de catalisadores.

Devido aos catalisadores, as reaes se processam por um caminho alternativo com menores energias de ativao, acelerando assim, o tempo de decomposio do perxido de hidrognio. Neste procedimento, percebeu-se que o Cloreto de cobre (II) responsvel pelo aumento da velocidade da reao.

CONCLUSO De acordo com o procedimento experimental foi possvel identificar os fatores que influenciam na velocidade das reaes. Observou-se que quanto maiores forem a temperatura, concentrao e superfcie de contato, a reao ocorrer em menor tempo, ou seja, com maior velocidade. Percebeu-se que os catalisadores influenciam no aumento da velocidade de uma reao abaixando sua energia de ativao.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

CANTO, Eduardo Leite do, 1996 II; Qumica Ensino Bsico; 2. Ed. So Paulo: Moderna, 1998. BROWN, T... Qumica, a cincia central. Trad. Robson Matos. So Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.