GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MINAS

BRUNO FERNANDES DE SOUSA

KAYRONE MARVILA DE ALMEIDA

FLÁVIO CORRÊA PRÊMOLI

RAFAEL FIGUEIRA MARTINI

EXPERIMENTO 1

DETERMINANDO A LEI DE VELOCIDADE DE UMA

REAÇÃO

CACHOEIRO DE ITAPEMIRIM (ES)

13 MAR 2015

BRUNO FERNANDES DE SOUSA

KAYRONE MARVILA DE ALMEIDA

FLÁVIO CORRÊA PRÊMOLI

RAFAEL FIGUEIRA MARTINI

EXPERIMENTO 1

DETERMINANDO A LEI DE VELOCIDADE DE UMA

REAÇÃO

CACHOEIRO DE ITAPEMIRIM (ES)Página 2 de 12

Trabalho apresentado à disciplina de Química Geral Experimental 2 do curso de Engenharia de Minas do Instituto Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo, como requisito parcial para avaliação.

Prof°: Vinícius Pereira

13 MAR 2015

ÍNDICE

INTRODUÇÃO..........................................................................................................4

OBJETIVO.................................................................................................................5

1. PARTE EXPERIMENTAL E RESULTADOS OBTIDOS................................6

1.1. MATERIAIS E REAGENTES UTILIZADOS...................................................6

1.2. PROCEDIMENTOS E RESULTADOS...........................................................61.2.1. DETERMINAÇÃO DA ORDEM DA REÇÃO COM RELAÇÃO AO

S2O32-.........................................................................................................................6

1.2.2.DETERMINAÇÃO DA ORDEM DA REAÇÃO COM RELAÇÃO AO H.8

2. QUESTIONÁRIO.............................................................................................9

CONCLUSÃO..........................................................................................................12

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................12

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INTRODUÇÃOSabe-se que 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 devem ser 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, como por exemplo: a oxidação (ferrugem) de um pedaço de ferro é um processo lento, pois levará algumas semanas para reagir com o oxigênio do ar. Já no caso de um palito de fósforo que acendemos, a reação de combustão do oxigênio ocorre em segundos gerando o fogo, sendo assim é uma reação rápida. A velocidade das reações químicas depende de uma série de fatores: a concentração das substâncias reagentes, pois quanto maior a concentração dos reagentes, mais rápida será a reação química. Da temperatura, pois de um modo geral, quanto maior a temperatura, mais rapidamente se processa a reação. Da luz, certas reações, as chamadas reações fotoquímicas, podem ser favorecidas e aceleradas pela incidência de luz. Trata-se de uma reação de fotólise, ou seja, da decomposição de uma substância pela ação da luz. Da presença de catalisadores, são substâncias capazes de acelerar uma reação. Da superfície de contato, quanto maior a superfície de contato dos reagentes, maior será a velocidade da reação. Esses fatores nos permitem alterar a velocidade natural de uma reação química.

A velocidade de uma reação é a rapidez com que os reagentes são consumidos ou rapidez com que os produtos são formados. A combustão de uma vela e a formação de ferrugem são exemplos de reações lentas. Na dinamite, a decomposição da nitroglicerina é uma reação rápida. As velocidades das reações químicas são determinadas através de leis empíricas, chamadas leis da velocidade, deduzidas a partir do efeito da concentração dos reagentes e produtos na velocidade da reação. As reações químicas ocorrem com velocidades diferentes e estas podem ser alteradas, porque além da concentração de reagentes e produtos, as velocidades das reações dependem também de outros fatores como:

Concentração de reagentes: quanto maior a concentração dos reagentes maior será a velocidade da reação. Para que aconteça uma reação entre duas ou mais substâncias é necessário que as moléculas se choquem, de modo que haja quebra das ligações com conseqüente formação de outras novas. O número de colisões irá depender das concentrações de A e B (reagentes da reação).

Superfície de contato: um aumento da superfície de contato aumenta a velocidade da reação. Um exemplo é quando dissolvemos um comprimido de sonrisal triturado e ele se dissolve mais rapidamente do que se estivesse inteiro, isto acontece porque aumentamos a superfície de contato que reage com a água.

Pressão: quando se aumenta a pressão de um sistema gasoso, aumenta-se a velocidade da reação. Por exemplo, um aumento na pressão de P1 para P2 reduz o volume de V1 para V1/2, acelerando a reação devido à aproximação das moléculas.

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Temperatura: quando se aumenta a temperatura de um sistema, ocorre também um aumento na velocidade da reação. Aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas. No nosso dia-a-dia podemos observar esse fator quando estamos cozinhando e aumentamos a chama do fogão para que o alimento atinja o grau de cozimento mais rápido.

Catalisadores: os catalisadores são substâncias que aceleram o mecanismo sem sofrerem alteração permanente, isto é, durante a reação eles não são consumidos. Os catalisadores permitem que a reação tome um caminho alternativo, que exige menor energia de ativação, fazendo com que a reação se processe mais rapidamente. É importante lembrar que um catalisador acelera a reação mais não aumenta o rendimento, ou seja, ele produz a mesma quantidade de produto, mas num período de menor tempo.

O estudo cinético em sua quase totalidade depende de valores experimentais da reação que está sendo estudada. A velocidade de uma reação é definida como sendo a variação da concentração de um reagente por unidade de tempo. Essas concentrações são normalmente expressas em mol por litro (mol/L), e o tempo em minutos (min) ou segundos (s).

OBJETIVODeterminar a velocidade de uma reação química, mais especificamente, da reação entre o tiossulfato de sódio e ácido clorídrico, com diferentes valores de concentrações de cada substância pré-estabelecidas.

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1. PARTE EXPERIMENTAL E RESULTADOS OBTIDOS

1.1. MATERIAIS E REAGENTES UTILIZADOS.

Bastão de vidro;

Erlenmeyer;

Crônometro;

Provetas;

HCl 2,0 mol/L;

Solução de tiossulfato de sódio 0,25 mol/L;

Folha de papel em branco;

Pipetas;

Peras.

Figura 1: Materiais e Reagentes utilizados.

1.2. PROCEDIMENTOS E RESULTADOS

1.2.1. DETERMINAÇÃO DA ORDEM DA REÇÃO COM RELAÇÃO AO S2O3

2-

Passo a passo:

a) Transferir 25 mL de solução de tiossulfato de sódio (meça com a proveta) para o erlenmeyer.

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Figura 2: Transferindo 25 mL de tiossulfato de sódio.

b) Colocar, sobre o erlenmeyer, a folha de papel com um cruz desenhada.

Figura 3: Folha de papel com cruz embaixo do erlenmeyer.

c) Acrescentar ao erlenmyer, 3 mL da solução de ácido clorídrico (meça com a pipeta) e, imediatamente, disparar o cronômetro. Quando a cruz desenhada no papel não puder mais ser vista através do líquido do erlenmeyer, o cronômetro deverá ser intemrropido.

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Figura 4: Adição de 3 mL de ácio clorídrico.

d) Repetir mais 3 vezes, observando atentamente os volumes indicados na tabela abaixo:

EnsaioVolume

HClVolume

H2OVolumeNa2S2O3

Volumetotal

[S2O32-] Tempo (seg) 1/t

1 3 0 25 28 0,00625 10,7 10,8 10,3 0,0943

2 3 5 20 28 0,005 12,7 13,1 13,2 0,0769

3 3 10 15 28 0,00375 16,5 16,5 16,9 0,0601

4 3 15 10 28 0,0025 29,0 28,2 28,1 0,0352

1.2.2. DETERMINAÇÃO DA ORDEM DA REAÇÃO COM RELAÇÃO AO H

Mesmo passo a passo do tópico 1.2.1:

EnsaioVolumeNa2S2O3

VolumeH2O

VolumeHCl

Volumetotal

[H+] Tempo (seg) 1/t

1 25 0 3 - - - - -

2 25 0,5 2,5 28 0,00625 10,4 10,4 10,3 0,0965

3 25 1,0 2,0 28 0,00625 10,9 11,1 11,0 0,0909

4 25 1,5 1,5 28 0,00625 11,7 10,3 11,6 0,0893

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2. QUESTIONÁRIO

1) O que permitiu visualizar o fim da reação?

2) Como a variação da [S2O32-] influenciou o tempo da reação?

3) Como a variação da [H+] influenciou o tempo da reação?

4) Tomando a velocidade da reação como 1/t, o que você conclui sobre a influência da variação das concentrações sobre a velocidade?

5) Faça dois gráficos utilizando o EXCEL, relacionando 1/t com [S2O32-] no

primeiro e 1/t com a [H+] no segundo e analise-os.

Gráfico 1: Relacionando 1/t com [S2O32-]

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Gráfico 2: Relacionando 1/t com [H+]

6) Determine a ordem da reação com relação ao tiossulfato e com relação ao ácido clorídrico, através da análise dos gráficos.

7) Compare as ordens obtidas com os coeficientes da equação balanceada:

Na2S2O3 (aq) + 2HCl (aq) --> 2NaCl (aq) + H2SO3 (aq) + S(s)

O que se pode sugerir com relação ao mecanismo da reação?

1. A visualização do fim da reação só foi possível, pois o tiossulfato de sódio aquoso junto com o ácido clorídrico produz o cloreto de sódio também aquoso; mais H2O, dióxido de enxofre gasoso e enxofre sólido. Como o enxofre formado é sólido, o mesmo proporciona uma coloração branca e turva, isso se explica por o mesmo se insolúvel tornando possível ver o final da reação.

2. Foi concluído que com o aumento do Tiossulfato na reação acarreta uma progressão da sua velocidade para reagir. Isso ocorre pois o mesmo ocorre como reagente, isso foi concluído analisando os cálculos e complementado na tabela.

3. O H+ teve uma variação entre as reações, mas isso não influenciou na sua velocidade, a mesma se manteve constante. Suponha-se que o H+ atuou com catalizador na reação ou a reação o correu de forma gradativa em etapas.

4. Quanto maior a concentração dos reagentes, maior o número de colisões entre as suas moléculas, então será menor o tempo de reação. Quanto menor o tempo de reação, maior a velocidade da reação.

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6. Os gráficos da reação analisada com relação ao tiossulfato e ao ácido clorídrico, foi possível determinar a ordem da reação, que seria de primeira ordem nos dois casos. Isso foi possível porque a velocidade da reação química é proporcional à concentração de determinados reagentes, no gráfico pode ser visto através de uma reta inclinada.

7. Observou-se que não ouve correspondente entre os reagentes. Na2+ HCL soma dos coeficientes iguais, sendo assim=3.

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CONCLUSÃOAs reações químicas ocorrem em diferentes velocidades, variando dependendo de fatores como catalisadores, temperatura, a natureza e concentração dos reagentes, luminosidade, entre outros. Na prática testemos a influência de um único fator, a concentração de reagentes. Percebemos que quanto maior a concentração dos reagentes maior a velocidade da reação, uma vez que proporciona o aumento de contato entre as moléculas.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASBROWN, T.L, LEMAY, E.H e BURSTEN, B, E. Química, a Ciência Central. 9.ed. Pearson. Prentice Hall.

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