O Mestrado Integrado em Engenharia Biológica

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Laboratórios de Tecnologia Química

                   Mestrado Integrado em Engenharia Biológica

Determinação da cinética da reação entre o violeta cristal e o hidróxido de sódio

Grupo:

Bruna Luana S. Oliveira        nºA83926

Inês Gonçalves                nºA84983

Inês Sousa                        nºA85722

Data de realização do trabalho: 10/12/2019

Sumário

Este trabalho tem como principais objetivos a medição da constante cinética e energia de ativação da reação de pseudo primeira ordem entre o hidróxido de sódio, em grande excesso, e o violeta cristal, pelo método integral.

Para este trabalho experimental foram utilizadas as seguintes temperaturas 22°C, 29.3°C, 33°C e 39.8°C.

Através da determinação da curva de calibração da concentração do violeta cristal ao longo do tempo, em função da absorvância foi possível saber o valor correspondente de conversão para cada temperatura. Obteve-se para uma temperatura de 29.3°C, 33°C e 38°C, respetivamente, conversões de 0.9473, 0.9653 e 0.9704. Estas conversões correspondiam também a valores de tempo de 289s, 310s e 209s.

Pelo método integral, obtém-se valores da constante cinética aparente, enquanto que a constante de cinética verdadeira é calculada para cada temperatura. Para as temperaturas de 22°C, 29.3°C, 33°C e 39.8°C obteve-se os seguintes valores de k aparente: 0.00383 s⁻¹, 0.00919 s⁻¹, 0.1008 s⁻¹ e 0.01856 s⁻¹ e os de k real: 0.00008 mᶾ mol ⁻¹ s⁻¹,0.00019 mᶾ mol ⁻¹ s⁻¹, 0.00021 mᶾ mol ⁻¹ s⁻¹ e 0.00039 mᶾ mol ⁻¹ s⁻¹.

A partir da lei de Arrehenius, conhece-se os valores do fator de frequência e da energia de ativação, respetivamente, 4.72x e 6.63x J/mol.[pic 2][pic 3]

Por fim, variou-se a temperatura em 1°K de modo a realizar uma análise de sensibilidade e perceber se a variação de temperatura afeta significativamente a cinética da reação. Pelos valores obtidos é percetível que é necessário ter em atenção a estabilidade da temperatura no decorrer da experiência.

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Índice        

Materiais e Métodos        1

Apresentação e Discussão de Resultados        2

Conclusão        6

Referências Bibliográficas        7

Anexos        8

Índice de Figuras

Figura 1- Valores de conversão de violeta cristal (X) em função do tempo (t)        2

Figura 2– Valores de ln (k) em função de 1/T        3

Figura 3– Valores de ln (k) em função de 1/T para T(K), T+1(K) e T-1(K)        4

Figura 4-Concentração vs Absorvência        8

Figura 5– Conversão (X)  vs tempo (s)        9

Figura 6– Valores de ln (k) em função de 1/T para T(K), T+1(K) e T-1(K)        1

 Índice de Tabelas

Tabela 1-Valores das constantes cinéticas aparente e real        2

Tabela 2- Valores da energia de ativação e do fator de frequência para as diferentes temperaturas        4

Tabela 3- Valores da energia de ativação e do fator de frequência, em percentagem        5

Tabela 4- Forma integrada para algumas velocidades de reação        9

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Materiais e Métodos

  Primeiramente, começou-se por verificar se a célula de fluxo contínuo do espectrofotómetro se encontra limpa, se os tubos estão ligados corretamente e se as cabeças da bomba peristáltica se encontram fechadas.

Para cumprir o primeiro objetivo, é necessário conhecer a curva conversão do violeta cristal em função do tempo para poder efetuar a medição da constante cinética da reação de pseudo primeira ordem entre o violeta cristal e o hidróxido de sódio. Esta concentração vai ser seguida por espectrofotometria, a um comprimento de onda de 588 nm.

De seguida, fez-se passar água através da célula do espectrofotómetro para fazer o zero.

No reator, introduziu-se 200  da solução de violeta de cristal com concentração de 1.000 x.  No início mediu-se a temperatura do  meio reacional, mas posteriormente para se poder controlar a temperatura ao longo do trabalho experimental deixa-se o termómetro no meio reacional. Depois de ligar a agitação, a circulação do banho termostático e a bomba peristáltica foi possível saber a absorvância de estado estacionário.[pic 4][pic 5]

O início da reação química é marcado quando a temperatura começa a ficar estabilizar. Depois de iniciar a reação química mede-se 10  da solução titulada de NaOH e depois verte-se no reator. A experiência termina quando a concentração adimensional que se regista for inferior a cerca de 0.005.[pic 6]

No decorrer da experiência são medidos valores de temperaturas do meio reacional no início, meio e fim.

Ao fim de se lavar a célula do espectrofotómetro com uma solução de 0.1 M de ácido clorídrico, em circuito fechado, passa-se água em circuito aberto. Repete-se a experiência anterior para uma temperatura 10°C e 20°C superiores à temperatura inicial. No fim, lava-se o reator e limpa-se a cuvete e deixa-se sempre as cabeças das bombas peristálticas abertas.