A Cínetica Química

1. INTRODUÇÃO

A cinética química consiste na investigação das velocidades em que ocorrem

as reações químicas e de todos os fatores que a influenciam.1,2 Ela compreende os

estudos das etapas intermediárias das reações, ou seja, os detalhes das mudanças

que os átomos e moléculas sofrem durante o processo, oferecendo ferramentas

para estudar as velocidades reacionais em nível macroscópico e atômico.2,

A rapidez, ou velocidade, de uma relação química indica a variação da

quantidade de reagentes e produtos com o passar do tempo. Tal fato ocorre com o

consumo dos reagentes para se formar produtos. Assim, a velocidade de uma

reação é representada tanto pelo consumo de um reagente, quanto pela geração de

um produto.

Essas reações podem ocorrer em distintas velocidades, essas podem ser

rápidas , moderadas ou lentas, depende da concentração dos compostos

misturados.

No caso do presente trabalho de química no ambiente laboratorial, foram

feitos 2 experimentos com os mesmos compostos, no primeiro variando apenas na

concentração de cada componente, e no segundo variando a temperatura.

2. OBJETIVOS

Este relatório prático corresponde à aula laboratorial de química, ocorrida em

29 de março de 2019, e tem por finalidade expor as reações dos experimentos em

relação aos compostos químicos combinados, considerando que foram feitos dois

experimentos, com os mesmos componentes para se observar as distintas reações.

No primeiro foram utilizados cinco tubos de ensaios com diferentes

concentrações para se observar a variação do tempo que cada substância gastou

para ocorrer a reação final.

Já no segundo experimento, cada grupo da sala fez em um tubo de ensaio

com distintas temperaturas, para observar o tempo de reação dos compostos

expostos a temperaturas mais baixas, elevando pouco a pouco a temperatura dos

experimentos para se observar o tempo de reação exposto a essas condições.

OBJETIVO: DETERMINAR A ENERGIA DE ATIVAÇÃO E A ORDEM DA REAÇÃO

3. Lei da Velocidade de reação

A cinética química tem suas bases fundamentadas na dependência da

velocidade de reação com a concentração das entidades químicas envolvidas

no processo, bem como na observação da interferência da temperatura, do

campo elétrico e da radiação. A velocidade de reação é dada por:

onde x e y são os coeficientes estequiométricos da reação química que

determinam sua ordem e K é uma constante que varia de acordo com a

temperatura.

Conforme mencionado acima, a velocidade média de uma reação está

diretamente ligada a variação da concentração de reagente em função do

tempo. Dessa forma, a velocidade da reação pode ser descrita como:

V reação = Δt

−Δ[X]

Sendo assim, em um gráfico de V reação x [X], caso a reta de tendência

não se aproxime dos pontos experimentais, é plausível verificar se, alterando

a ordem da reação, os pontos aferidos se aproximam mais ou não da reta de

tendência. Em suma, verificar em qual caso de ordem, R 2 mais se aproxima

de 1.

3.1. Lei de Arrhenius

Dentre as contribuições mais importantes para a descrição da cinética

química, a formulação de Arrhenius pode ser considerada uma das mais

relevantes, pois possibilitou fazer predições da dinâmica microscópica

reacional a partir de dados cinéticos experimentais. Segundo a equação de

Arrhenius a velocidade da reação é dada por:

onde Ea é a energia de ativação, sendo definida como a energia necessária

para que haja um rearranjo molecular com energia suficiente para que torne

viável a formação de produtos. O parâmetro A é conhecido como fator

pré-exponencial e está diretamente relacionado à frequência total de

moléculas que podem colidir durante a reação, entretanto, somente a fração

e − Ea possuirá energia necessária para a formação de produtos.

RT

Com a lei de Arrhenius, tornou-se possível calcular a energia de

ativação, a partir de dados experimentais da constante cinética ( k) em função

da temperatura ( T ). Este procedimento é realizado a partir do ajuste do plot

de Arrhenius , gráfico que representa os dados experimentais na forma de

ln ( k ) x 1/ T . A curvatura da Equação abaixo fornecerá a energia de ativação e

o intercepto fornecerá o fator pré-exponencial.

Fig.1 - Gráfico apresentando o comportamento linear do lei de Arrhenius,

conhecido com plot de Arrhenius. A inclinação da reta fornece