Relatório de cinética das reações químicas

INTRODUÇÃO

 A cinética química ocupa-se fundamentalmente com a velocidade com que ocorrem os processos químicos e, por isso, o tempo ocupa um papel central. O estudo da cinética das reações químicas tem por objetivo a correlação matemática de dados experimentais; constitui em um campo extremamente vasto, abrange desde a descrição experimental da variação das concentrações dos reagentes e produtos com o tempo, estudo mecanístico de reações e de otimização dos parâmetros que levam um processo de síntese a ser mais efetivo em níveis industriais e laboratorial.

A velocidade média de uma reação pode ser determinada em função das quantidades de reagentes que foram consumidos ou dos produtos formados em um determinado intervalo de tempo. Dada uma reação química hipotética.

X + Y = Z+ W

Admitindo-se que o intervalo de tempo (ΔT) em minutos, foram consumidos “n” mols de reagente X, a velocidade média da reação será data pela expressão:

 mols/min[pic 1]

Leis da velocidade Integrada

Os dados experimentais da cinética química são registros de concentração de reagentes e produtos, em diversos tempos. A medida que os produtos são formados, os mesmos tendem a se reagir formar os reagentes. Quando um sistema alcança o equilíbrio, a velocidade global da reação é nula, e então a velocidade da reação no sentido direto (formação de produtos) se torna igual a velocidade da reação inversa (formação de reagentes). A partir daí, pode-se  correlacionar com as derivadas parciais  = V, que são nada menos que a variação da concentração de cada componente da reação em função do tempo.[pic 2]

A partir de experimentos obteve-se informações sobre as concentrações das espécies reagentes em função do tempo. Para se obter as concentrações frente ao tempo a partir da equação cinética devemos integra-la.

Levando em consideração os coeficientes estequiométricos de cada componente da reação quando formos interpretar a variação da concentração de cada um em função do tempo. Temos como exemplo:

[pic 3]

Uma reação de primeira ordem, temos:

[pic 4]

O subíndice em kA mostra que a constante cinética se refere a velocidade da variação de concentração de A.

[pic 5]

Integrando a equação acima tomando como limites ( a concentração de A no tempo inicial t = 0) e no tempo qualquer t .

[pic 6]

Ln [A] – Ln [A]0 = = kA . t

A equação pode ser usada para verifi car se uma reação é de primeira ordem e determinar sua constante de velocidade. Essa equação tem a forma de uma equação geral de uma reta: y = mx+b, sendo m a inclinação ( coeficiente angular) e b a intersecção de y com a reta ( coeficiente linear). Assim:

[pic 7]

Onde,

m= coeficiente angular

y= coeficiente linear da reta

K= constante de equilíbrio da reação

Nesta experiencia será realizada a reação entre uma solução de Iodato de potássio , fonte de ions IO-3 , e uma solução de bissulfito de sódio, fonte de íons HSO-3 , utilizando amido como indicador.

IO-3 + 3 HSO-3 → I- + 3 SO2-4 + 3H+   (lenta)

Quando os íons tiverem sido consumidos, os íons I- reagirão com o restante dos íons IO-3 para produzir o iodo I2.

5I- +  IO-3 +6H+ → 3 H2 O + 3 I 2   ( rápida)

O iodo liberado forma com o amido (indicador) um composto não definido de cor azul. A cor azul é devido a absorção das moléculas do iodo na superfície das partículas de disperso.

Diante do exposto, neste trabalho vamos investigar o efeito da concentração de um dos reagentes sobre o tempo da reação.

MATERIAIS UTILIZADOS

Tubos de ensaio

Béquer

Pipeta graduada

Estante para tubos de ensaios

Pipetador

Cronometro

SOLUÇÕES

Solução de KIO3   a 0,02 mol/ L  (solução A)

Solução de NaHSO3 0,85 g/L- Amido 1% (solução B)

Água destilada

METODOLOGIA

Procedimento

Primeiramente foi colocado no tubo de ensaio 1ml da solução A , em seguida adicionou-se 9ml de água destilada. Em um outro tubo de ensaio foi colocado 10ml da solução B.

Verteu-se o conteúdo dos dois tubos em um béquer e rapidamente foi disparado o cronometro.

Agitou-se constantemente o sistema até que haver o primeiro sinal de alteração da cor. Foi anotado o tempo em segundos e escrito na tabela1,

Foi realizado de forma semelhante aos demais tubos de ensaio, ou seja, em cada tubo tinha um dado volume de solução A e completou para 10 mL de água destilada. Após as diluições , foi realizado o mesmo procedimento em relação aos tempos gastos para alteração da cor.

Os resultados foram escritos em uma tabela.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Pode-se calcular a concentração da solução através da expressão da diluição de soluções MiVi=MfVf. Assim, foi calculado a concentração (mol/L) em cada tudo com a solução de KIO3.

Fazer os cálculos... para a solução do tubo 1 temos : 0,02 x 3 = Mf x 10, onde Mf = 0,006 mol/L.

Tubo 2

0,02 x 4 = Mf x 10, onde Mf = 0,008 mol/L.

Tubo 3

0,02 x 5 = Mf x 10, onde Mf = 0,010 mol/L

Tubo 4

0,02 x 6 = Mf x 10, onde Mf = 0,012 mol/L

Tubo 5

0,02 x 7 = Mf x 10, onde Mf = 0,014 mol/L

Tubo 6

0,02 x 8 = Mf x 10, onde Mf = 0,016 mol/L