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Determinação da Lei de Velocidade da reação do cristal-violeta

Por:   •  1/7/2018  •  Relatório de pesquisa  •  3.519 Palavras (15 Páginas)  •  868 Visualizações

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Universidade Federal de Uberlândia[pic 1]

Instituto de Química

Laboratório de Físico-Química

Prática 10

Determinação da Lei de Velocidade da reação do cristal-violeta com o hidróxido de sódio

Docente: Daniel Pasquini

Discentes:                                        

Alunos: Bruna Luíza Cavalcante Barbosa

Lais Aparecida Rodrigues de Souza

Lorenna Fragola

Rafael Glênio dos Santos Pereira

Sílvia Cristina do Nascimento

        

Uberlândia – MG

Junho/ 2018


Relatório de aula prática

Experimento 11- Determinação da Lei de Velocidade da reação do cristal-violeta com o hidróxido de sódio

  1. Introdução

A Cinética Química é o estudo das velocidades (e dos fatores que as influenciam) das reações químicas, introduzindo a variável tempo nas transformações físico-químicas, e desta forma estabelece o tempo necessário para estas ocorram (GUILARD, 2014). Dentre os principais papeis desse ramo da físico-química a mesma tem por objetivo determinar experimentalmente a velocidade de uma reação e sua dependência de parâmetros como concentração, temperatura e catalisadores, além de entender o mecanismo de uma reação, isto é, o número de etapas envolvidas e a natureza dos intermediários formados (CHANG, 2008).

A velocidade de uma reação é a relação matemática que expressa como varia a concentração de reagente ao longo do tempo (CHANG, 2008). Tomemos uma reação genérica do tipo reagente A e B gerando produto P

A + B                P[pic 2]

A velocidade desta reação pode ser expressa como

[pic 3]

em que o negativo na primeira e segunda derivadas se referem ao consumo dos reagentes A e B e V é o coeficiente estequiométrico da reação. Já a velocidade instantânea de uma reação é o coeficiente angular da reta tangente à curva da concentração em função do tempo (expressa como uma grandeza positiva) (ATKINS, 2012). A forma como o consumo desse reagente ocorre é característico para cada tipo de reação e pode ser expressa segundo sua lei de velocidade.

 A lei de velocidade é a expressão da velocidade de uma reação em termos das concentrações das espécies químicas que aparecem na reação química global e pode ser expressa na forma (ATKINS, 2012)

[pic 4]

em que kr é a constante de velocidade da reação e a potência m representa a ordem de consumo de A em relação a B e n a ordem de consumo de B em relação a A. Logo, pela somatório de m e n temos a ordem global da reação que pode ser qualquer número inteiro positivo, sendo os mais conhecidos as leis de velocidade de ordem zero, um e dois que serão abordadas com mais detalhe no presente trabalho (ATKINS, 2012). A ordem de uma reação é a relação entre a velocidade de uma reação química e as concentrações dos reagentes que por ser complexa sendo necessariamente determinada experimentalmente (CHANG, 2008).

As reações de ordem zero são raras, ocorrendo em alguns sistemas homogêneos e soluções como em algumas reações fotoquímicas. Nestas reações a velocidade é uma constante, independente da concentração do reagente. Logo, tomando uma reação do tipo A  P a velocidade da reação resulta em v = kr, o que gera  uma Lei de velocidade igual a da Equação 1.1 quando aplicada a integral no intervalo de [A]0 à [A] e de 0 à t (GUILARDI,  2014).

[pic 5]


                                                 (Eq. 1.1)[pic 6]

As reações de primeira ordem são diretamente proporcionais a concentração do reagente quando tomada uma reação do tipo A  P. Dessa forma a velocidade da reação resulta em v = kr [A], o que gera uma Lei de velocidade igual a Equação 1.2 quando aplicada a integral no intervalo de [A]0 à [A] e de 0 à t (GUILARDI,  2014).

[pic 7]

                                             (Eq. 1.2)[pic 8]

Logo, a equação 1.2 mostra que uma reação de primeira ordem a concentração do reagente diminui exponencialmente com o tempo, numa velocidade determinada pela constante kr (ATKINS, 2012). Um exemplo de reação que segue uma cinética de primeira ordem é a decomposição do pentóxido de dinitrogênio em gás oxigênio e dióxido de nitrogênio (ARQUIMEDES, 2002).

Já as reações de cinética de segunda ordem são diretamente proporcionais ao quadrado da concentração do reagente quando tomada uma reação do tipo A  P. Dessa forma a velocidade da reação resulta em v = kr [A]2, o que gera uma Lei de velocidade igual a Equação 1.3 quando aplicada a integral no intervalo de [A]0 à [A] e de 0 à t (GUILARDI,  2014).

[pic 9]

                                                  (Eq. 1.3)[pic 10]

Como no estudo da cinética química uma das primeiras tarefas é determinar a ordem de uma reação. Vários métodos podem ser empregados visando essa finalidade, dentre os quais se destacam quatro principais: Método da integração, método diferencial, método da meia-vida e método do isolamento (CHANG, 2008).

  1. Método da integração

Consiste em medir a concentração do(s) reagente(s) em vários intervalos de tempo de uma reação e substituir os dados nas equações apresentadas a cima (Eq. 1.1, 1.2 e 1.3). A equação que fornecer o valor mais próximo dA constante de velocidade para uma série de intervalos de tempo é a melhor correspondente à ordem de reação correta. Na prática, este método não é preciso o suficiente para fazer mais do que distinguir reações de primeira e de segunda ordem (CHANG, 2008).

  1. Método diferencial

São medidos os valores da velocidade da reação (v) em várias concentrações diferentes de A, com base na propriedade de que v de uma reação de n-ésima ordem é proporcional à n-ésima potência da concentração de reagente. Posteriormente toma-se os logaritmos na base 10 de ambos os lados da equação de v = kr[A]m obtendo-se  log v = n log [A] +log kr. Logo, o coeficiente angular dessa equação representa a ordem da reação (CHANG, 2008).

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