EFB501 QUMICA

Cintica Qumica Efeitos das Concentraes dos Reagentes, Efeito da Temperatura(Experincia 12 e 13)

Grupo: Aula de Quinta-feira Professor Ricardo CalcoNome: Felipe Fernandes Tolin Nome: Wilton Sapia R.A: 06.10618-8 R.A: 09.01399-7

Data de entrega do relatrio: 09/10/2010

OBJETIVO Compreender e manipular os parmetros que afetam as velocidades das reaes qumicas; Desenvolver habilidades por meio do tratamento grfico dos dados experimentais; Reconhecer tendncias e relaes a partir de dados experimentais.

1.INTRODUONos experimentos 12 e 13 vamos conhecer um pouco sobre a cintica qumica, que consiste em analisar a velocidade das reaes qumicas. Com um bom conhecimento sobre a cintica qumica, podemos resolver problemas na engenharia como por exemplo: Acelerao de processos qumicos Inibio, diminuio e proteo de reagentes de degradao Corroso Ao de frmacos no organismo Etc.

A velocidade de uma reao qumica influenciada por vrios fatores: Propriedades dos reagentes Concentrao dos reagentes Temperatura Presena de catalisadores O estado de agregao da matria A rea de contato aonde ocorre a reao Todos os fatores acima citados so de extrema importncia para o assunto, porm vamos analisar somente 2 dois fatores, a concentrao dos reagentes (Exp. 12) e temperatura (Exp. 13). A velocidade de reao ser analisada de duas maneiras: Pela concentrao de um dos reagentes por unidade de tempo Pelo aparecimento de um determinado produto resultante de reao por unidade de tempo Com os dados necessrios para medir as velocidades de reao, podemos plotar grficos e calcular velocidades mdias e instantneas das reaes. Atravs da utilizao desses dados, podemos supor que a velocidade de reao seja diretamente proporcional concentrao de um dos reagentes chamado de [A] e que a velocidade no varie com a concentrao de B. Logo podemos escrever:

v = -d[A]/dt (velocidade da reao) proporcional [A] Como v no varia com [B], podemos escrever v = k*([A]^1)*([B]^0) A constante k que aparece na equao a constante de velocidade de reao Essa constante dada por: K = A*e^(-Ea/RT)

A: o fator de freqncia e: a base dos logaritmos naturais Ea: a energia de ativao R: a constante dos gases idias T: a temperatura na escala kelvin

2. MATERIAL E PROCEDIMENTOSMateriais: (Experincia 12)

Tubo de ensaio Amido KIO3 NaHSO3 gua destilada Cronmetro

(Experincia 13)

Tubo de ensaio KIO3 NaHSO3 gua destilada, gelo. Cronmetro Bureta Sal Termmetro

Objetivos

Compreender e manipular os parmetros que afetam as velocidades das reaes qumicas; Desenvolver habilidades por meio do tratamento grfico dos dados experimentais; Reconhecer tendncias e relaes a partir de dados experimentais.

Procedimento: Exp.12 Iniciamos este experimento colocando em um tubo de ensaio 10 mL de KlO3. Em um segundo tubo ns adicionamos uma soluo de 10 mL de NaHSO3 misturado com amido, que foi usado como indicador. Em seguida, misturamos a soluo do primeiro tubo no segundo tubo e agitamos de 3 a 4 vezes. Assim que terminamos de agitar disparamos o cronmetro e esperamos at que a reao terminasse. Quando a reao terminou, a colorao da soluo ficou azulada, paramos o cronometro e anotamos o tempo de durao da reao de seu incio at seu fim. Aps terminarmos este procedimento, lavamos os tubos de ensaio, secamos e recomeamos o experimento utilizando, desta vez, 9.0 mL de KlO3 misturada com 1 mL de gua destilada no primeiro tubo e repetimos o processo anotando o tempo da reao. Repetimos este processo diminuindo 1.0 mL de KlO3, aumentando 1.0 mL de gua destilada e anotando o tempo de cada nova reao. A tabela 1 abaixo mostra os tempos de reao e o volume das substncias utilizadas em cada tubo:

Tabela 1:Tubo 1 V KIO3 (mL) 10 9 8 7 6 5 4 3 V H2O (mL) 0 1 2 3 4 5 6 7 Tubo 2 V NaHSO3 (mL) 10 10 10 10 10 10 10 10 TEMPO (s) 43,4 48,78 56,72 71,22 88,44 125,63 165,07 231,19 Reaes 1 2 3 4 5 6 7 8

Para poder fazer o grfico de KlO3 x tempo, precisamos fazer o calculo do KlO3 corrigido utilizando a frmula: M1 x V1 = M2 x V2 Onde:

M2 = [KIO3] corrigidoV1 = Volume KlO3 V2 = Volume Total

Tabela 2 (valores de KlO3 corrigido):Reaes 1 2 3 4 5 6 7 8 [KIO3] corrigido (mol/L) 0,0090 0,0081 0,0072 0,0063 0,0054 0,0045 0,0036 0,0027

Para a elaborao dos grficos, ns tivemos que calcular:

,

,

Tabela 3:

1/tempo 0,0230 0,0205 0,0176 0,0140 0,0113 0,0079 0,0061 0,0043

Log(1/Temp Log[(KlO3)co o) rrig.] 1,6382 1,6882 1,7544 1,8538 1,9469 2,1023 2,2146 2,36652,0458

Reaes 1 2 3 4 5 6 7 8

2,0915 2,1427 2,2007 2,2676 2,3468 2,4437 2,5686

Velocidade Mdia:

Velocidade instantnea:

Ordem de ligao do KlO3:

3. RESULTADOS E DISCUSSES(Experincia 12) Obtivemos atravs dos grficos que a ordem de reao do KlO3 1,52. Devido a erros do operador do cronmetro, este nmero pode ter sido afetado por erros de propagao.

Clculo da Velocidade Mdia:

Clculo velocidade instantnea:

Clculo da ordem de reao do KlO3:

QUESTES

1- correto dizer que o iodo (I2) se forma somente no final da reao? Explique. R: No. O iodo se forma aos poucos durante a reao.

2- Qual a funo do amido nessa experincia e porque ele no atua desde o incio da reao? R: Nesta experincia o amido usado como indicador. O amido espera que haja um acmulo de l2 para poder reagir, no atuando assim desde o incio. 3 - Seria possvel a determinao da ordem reao (b) em+ relao ao on H e a ordem (g) em relao ao on HSO3 ?Como podemos fazer isso experimentalmente?

R: Sim. Podemos determinar a ordem da reao (b) fixando a ordem dereao do HSO3 .

4- O que deve ocorrer com a velocidade quando a ordem de reao em relao a um determinado reagente for igual a zero?

R:

Porque quando x igual a zero temos que

.

5- O que deve ocorrer com a velocidade quando a ordem de reao em relao a um determinado reagente for igual a -1 ?

R: A velocidade v aumenta se a concentrao de A diminui.

Procedimento: Exp.13

a) Medir em uma bureta exatamente 5,0 ml de soluo de NaHSO3 em um tubo de ensaio limpo e seco. b) Em outro tubo de ensaio colocar 5,0 ml de KIO3 transferindo para um segundo tubo de ensaio. c) Com auxlio de gua, gelo e aquecimento, se necessrio, fazer misturas (uma de cada vez a partir da menor temperatura) em uma cuba de volume grande que atinjam aproximadamente 0, 10, 20, 30 e 40 C, esse ser o nosso banho para que a reao seja mantida em temperatura controlada e constante (anote a temperatura realmente alcanada pelo banho e no ultrapasse 50C pois pode ocorrer decomposio trmica dos reagentes). d) Aguarde cerca de 10 minutos com os tubos contendo as solues mergulhadas no banho (para que troquem calor e o equilbrio trmico seja atingido) e, em seguida, misture os contedos dos mesmos em um bquer que deve ficar mergulhado no banho o tempo todo que durar a reao. e) Anote o tempo decorrido da mistura dos reagentes at o final da reao (formao do complexo azul).

Tubo 1

Tubo 2

Temp

Temp (K)

t (s)

1/t.

1/RT

ln(1/t)

v H2O (mL) 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0

v KIO3 (mL) 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0

v NaHSO3 (mL) 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0

(C) 1,2 0,0 4,5 5,0 15,5 16,5 16,0 17,5 29,1 28,1 39,0 40,0 274,2 273,0 277,5 278,0 288,5 289,5 289,0 290,5 302,1 301,1 312,0 313,0 138 142 157 138 95 111 96,7 89,3 59,6 58,6 46,6 46,1 0,0036 0,0037 0,0036 0,0036 0,0035 0,0035 0,0035 0,0034 0,0033 0,0033 0,0032 0,0032 0,0004386 0,0004406 0,0004334 0,0004327 0,0004169 0,0004155 0,0004162 0,0004140 0,0003981 0,0003995 0,0003855 0,0003843 -492,725 -495,583 -505,625 -492,725 -455,388 -470,953 -457,161 -449,200 -408,766 -407,073 -384,160 -383,081

Calculando a energia de ativao

Ea = -R*(y2-y1)/(x2-x1) Ea = -(y4-y3)/(x4-x3)

Grfico ln(1/t) vs 1/T-3,50000 0,0031 0,0032 0,0033 0,0034 0,0035 0,0036 0,0037

ln (1/t)

-4,50000

y = -2671,7x + 4,7076 R = 0,9566-5,500002

1/T

Grfico ln(1/t) vs 1/(RT)-3,50000 0,0003 0,0003 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 800 900 000 100 200 300 400 500 -4,00000

ln (1/t)

-4,50000

-5,00000 y = -22213x + 4,7076 R2 = 0,9566 -5,50000 1/(RT)

Discusso dos resultados:

Com a linearizao do grfico (ln(1/t versus 1/RT) da velocidade de reao, pudemos obter a equao da reta desses grficos linearizados. Com a equao da reta determinada, o coeficiente angular da reta igual a Ea e o coeficiente linear igual a Ln(A). Calculando o coeficiente angular, a energia de ativao igual a 22213J/mol.

Reviso Bibliogrfica:

Cintica A cintica parte da qumica que estuda as velocidades das reaes onde,com o aumento da temperatura se aumenta a velocidade. Existem fatores que influenciam na velocidade como temperatura, superfcie e concentrao de reagentes. Velocidade de uma reao A velocidade de uma reao a variao da concentrao dos reagentes pela variao de uma unidade de tempo. As velocidades das reaes qumicas geralmente so expressas em molaridade por segundo (M/s). A velocidade mdia de formao de um produto de uma reao dado por: Vm = variao da concentrao do produto / variao do tempo A velocidade da reao decresce com o tempo. A velocidade de formao do produto igual a velocidade de consumo do reagente.: Velocidade da reao = variao da concentrao dos reagentes / variao do tempo A velocidade das reaes qumica pode ocorrer em escalas de tempo muito amplas. Por exemplo, uma exploso pode ocorrer em menos de um segundo, a coco de um alimento pode levar minutos ou horas, a corroso pode levar anos, e a eroso de uma rocha pode ocorrer em milhares ou milhes de anos. Fatores que influenciam na velocidade da reao:

Superfcie de contato: Quanto maior a superfcie de contato, maior ser a velocidade da reao. Temperatura: Quanto maior a temperatura, maior ser a velocidade da reao. Concentrao dos reagentes: Aumentando a concentrao dos reagentes, aumentar a velocidade da reao.

Numa reao qumica, a etapa mais lenta a que determina sua velocidade. Observe o exemplo a seguir: O perxido de hidrognio reagindo com ons iodeto, formando gua e oxignio gasoso.I - H2O2 + I- ------> H2O + IO- (Lenta) II - H2O2 + IO- ------> H2O + O2 + I- (Rpida)

Equao simplificada: 2 H2O2 ------> 2 H2O + O2.

A equao simplificada corresponde a soma das equaes I e II. Como a etapa I a etapa lenta, para aumentar a velocidade da reao, deve-se atuar nela. Tanto para aumentar ou diminuir a velocidade da reao, a etapa II (rpida) no vai influir; sendo a etapa I a mais importante.

CONCLUSES: Da experincia 12, conclumos que a ordem de reao do KlO3 de 1,52. Este valor pode no estar certo devido a falhas no acionamento e desacionamento do cronmetro, resultando em tempos errados. A velocidade de formao do produto diretamente proporcional a concentrao dos reagentes, ou seja, quanto maior a ordem de reao do KlO3, maior a velocidade de formao.Da experincia 13, conclui-se que quanto maior for a temperatura, maior a velocidade da reao. Na reao do NaHSO3 com o KlO3 reao fica mais rpida conforme a temperatura for elevada, porm, se a temperatura ficar muito alta, haver decomposio de alguma das substncias.