UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA - UESB

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E EXATAS – DQE

CURSO: FARMÁCIA

DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL

DOSCENTE: ALCIONE TORRES BRITO

CINÉTICA QUÍMICA

Rafaella Valete Nunes Paiva

JEQUIÉ-BA

OUTUBRO/2010

INTRODUÇÃO

A cinética química é a área da química que esta preocupada com as

velocidades, ou grau de velocidade das reações. Além dos aspectos quantitativos

que são o tipo como as velocidades são medidas, existem ainda fatores que

influenciam na velocidade das reações.

Como as reações envolvem a quebra e a formação de ligações, as

respectivas velocidades dependem da natureza dos reagentes entre si. Entretanto

existem quatro fatores que permitem a variação das velocidades nas quais as

reações específicas ocorrem:

1. O estado físico dos reagentes. Os reagentes devem entrar em contato para

que reajam. Quanto mais rapidamente as moléculas se chocam, mais

rapidamente elas reagem. A maioria das reações que consideramos é

homogênea, envolvendo gases, ou soluções liquidas. Quando os reagentes

estão em fases diferentes, como quando um gás e o outro é sólido a reação

está limitada à área de contato. Portanto, as reações que envolvem sólidos

tendem a prosseguir mais rapidamente se a área superficial do solido for

aumentada.

2. As concentrações dos reagentes. A maioria das reações químicas prossegue

mais rapidamente se a concentração de um ou mais dos reagentes é

aumentada. À medida que a concentração aumenta, a freqüência com a qual

as moléculas se chocam também o faz, levando a um aumento das

velocidades.

3. A temperatura na qual a reação ocorre. As velocidades de reações químicas

aumentam conforme a temperatura aumenta. O aumento da temperatura faz

aumentar as energias cinéticas das moléculas. À proporção que as moléculas

movem-se mais velozmente, elas se chocam com mais freqüência e também

com energia mais alta, ocasionando aumento de suas velocidades.

4. A presença de um catalisador. Os catalisadores são agentes que aumentam

as velocidades de reação sem serem usados. Eles afetam os tipos de

colisões que levam à reação.

No nível molecular as velocidades de reação dependem da freqüência de

colisões entre as moléculas. Quanto maior a freqüência das colisões maior a

velocidade de reação. Entretanto para que uma colisão leve uma reação, ela deve

ocorrer com energia suficiente para esticar as ligações ate um comprimento critico e

com orientação apropriada para que novas ligações sejam formadas em locais

apropriados.

A cinética química é um assunto de vasta importância, e tem aplicação em nosso

cotidiano, por exemplo, ela relaciona com a rapidez que um medicamento é capaz

de agir, com o fato de se a formação e a depreciação do ozônio na atmosfera, bem

como os problemas industriais, como o desenvolvimento de catalisadores para a

síntese de novos materiais.

Enfim, as reações químicas convertem substâncias com propriedades bem

definidas em outros materiais com propriedades diferentes. Por isso é importante

entender com que rapidez as reações ocorrem.

OBJETIVO

Observar os fatores que influenciam a velocidade da reação.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

A) MATERIAIS E REAGENTES

Béquer

Conta-gotas

Cronômetro

Espátula

Papel

Proveta

Tubo de ensaio

Água destilada

Água gelada

Peróxido de Hidrogênio

Comprimido Anti-Ácido

Iodeto de potássio

Magnésio metálico

Nitrato de chumbo

Solução de ácido clorídrico 1,0 Mol L-1

Solução de ácido sulfúrico 0,3 Mol L-1

Solução de tiossulfato de sódio 0,3 Mol L-1

B) MÉTODO

1° Parte - Fatores que alteram a velocidade de uma reação l.

Primeiramente separou-se o material que foi utilizado.

Em seguida, em dois béqueres distintos, colocou-se 2,0 mL de água destilada.

Dividiu-se um comprimido de antiácido em quatro partes iguais.

Colocou-se uma parte do comprimido no tubo 1 e anotou-se o tempo de reação (efervescência).

Com o auxílio do bastão de vidro, triturou-se uma outra parte do comprimido e colocou-se em um pedaço de papel dobrado e transferiu-se para o tubo 2, e anotou-se o tempo de reação.

Em um terceiro tubo de ensaio, colocou-se 2,0 mL de água gelada e adicionou-se outra parte do comprimido. E anotou-se o tempo de reação.

2° Parte - Fatores que alteram a velocidade de uma reação II.

Em um tubo de ensaio, colocou-se 1,0 mL de água destilada e 5,0 mL da solução de ácido clorídrico 1,0 mol L-1.

Em um segundo tubo, colocou-se 1,0 mL de solução de ácido clorídrico 1,0 mol L-1 e 5,0 mL de água destilada.

Adicionou-se, simultaneamente, cerca de 1,0 g de Mg em cada tubo e observou-se em qual delas houve maior produção de gás.

3° Parte - Fatores que alteram a velocidade de uma reação III.

Em dois tubos de ensaio distintos, colocou-se 2,0 mL de água oxigenada, H2O2 e observou-se se houve formação de bolhas de gás.

Em seguida, adicionou-se ao tubo 1, cerca de 0,50g de iodeto de potássio e observou-se.

Colocou-se 4 gotas da solução do tubo 1 no tubo 2 e diluiu-se com 5,0 mL de água destilada.

Adicionou-se ao tubo 2, cerca de 0,5g de Pb(NO3)2 e observou-se se ocorreu reação.

4° Parte - Influência da concentração na velocidade de uma reação.

Primeiramente numerou-se quatros tubos de ensaio: 1, 2, 3 e 4.

Em quatro tubos de ensaio distintos, colocou-se 4,0 mL de solução de ácido sulfúrico 0,3 mol L-1.

Utilizando os béqueres, colocou-se, nos tubos numerados, a solução de tiossulfato de sódio 0,3 mol L-1 e água, de acordo com a tabela .

Adicionou-se 4,0 mL de solução de ácido sulfúrico 0,3 mol L-1 no tubo 1 e acionou-se um cronômetro imediatamente.

Observou-se atentamente o tubo 1, e assim que apareceu uma turvação, parou-se o cronômetro e anotou-se o tempo.

Colocou-se na tabela o tempo da reação correspondente ao tubo.

Descartou-se o conteúdo 1 imediatamente, para evitar que o mesmo ficasse manchado.

Repetiu-se o item anterior para os tubos 2, 3 e 4.

Obs.: A tabela que foi utilizada para a anotação dos dados das reações foi retirada do roteiro da prática.

Tabela1 - Dados para determinação da velocidade de uma reação.Tubo

Volume (mL) Concentração de

tiossulfato na mistura (mol L-¹) CV=CꞌVꞌꞌ

Número de mols

de tiossulfat

o de sódio que

reagiram Δn=CꞌVꞌ

Tempo da reação (s)

Velocidade V= Δn/t (mol s -¹)

Solução de

tiossulfato de

sódio

Água

Total

01 6 0 602 4 2 603 3 3 604 2 4 6

RESULTADOS E DISCUSSÃO

1° Parte - Fatores que alteram a velocidade de uma reação l.

Nessa primeira parte, o experimento foi realizado com o comprimido anti-ácido no qual foi dividido em quatro partes iguais e colocados em três tubos distintos:

No tubo 1 - foi feito com uma parte do comprimido e água destilada, o tempo total de reação foi de cinco minutos e trinta segundos (05:30).

No tubo 2 - o comprimido foi triturado e depois adicionado na água destilada, o tempo da reação foi de três minutos (03:00).

No tubo 3 - foi uma parte do comprimido com água gelada, onde o tempo de reação foi de dois minutos. (02:00).

O tempo que foi cronometrado das reações desta primeira parte já foi descritos acima, e como pode ser observado o tempo do tubo 2 foi mais longo, do que o tubo 3. Embora o mais correto é o inverso, ou seja, que o tempo do tubo 2 fosse mais curto do que o tubo 3.

Isso pose ser explicado pelo fato que o comprimido do tubo 2 estava triturado , ou seja, tinha uma maior superfície de contato maior, pois quanto maior a superfície de contato, maior será a velocidade da reação. Além do que o tubo 3 tinham água gelada, o que faz diminuir o tempo da reação, pois as velocidades a reações químicas aumentam conforme a temperatura aumenta.

Teoricamente os fatos podem ser explicados pela teoria da colisão, esta se baseia na teoria cinética molecular e tem como idéia central que as moléculas devem colidir para reagir, pois quanto maior o número de colisões por segundo, maior a velocidade de reação.

2° Parte - Fatores que alteram a velocidade de uma reação II.

Nessa segunda parte, o experimento foi realizado com água destilada e ácido clorídrico em dois tubos distintos, na qual a quantidade destes reagentes eram o inverso em cada tubo:

No tubo 1 – foi feito com 1mL de água destilada, mais 5mL de ácido clorídrico e uma pequena quantidade de magnésio.

No tubo 2 – foi feito com 5mL de água destilada, mais 1mL de ácido clorídrico e uma pequena quantidade de magnésio.

Foi observado que no tubo 1, que ocorreu a liberação de um gás e o tubo de ensaio estava mais quente. Sendo assim explicado pelo fato de que o ácido clorídrico estava mais concentrado no tudo 1 do que no tubo 2, fazendo com que a reação fosse mais rápida. E houve maior produção de gás no tubo 1.

Enfim, essa segunda parte é teoricamente explicada pela influência na concentração dos reagentes, pois a velocidade é diretamente proporcional a concentração dos reagentes. Moléculas se colidem com maior frequência se aumentarmos o número de moléculas reagentes, segundo a teoria das colisões. E a equação para essa reação é a seguinte:

Mg + 2HCl → MgCl2 H2

3° Parte - Fatores que alteram a velocidade de uma reação III.

Nessa terceira parte, o experimento foi realizado dois tubos distintos: No tubo 1- tinha peróxido de hidrogênio, com iodeto de potássio. No tubo 2- tinha peróxido de hidrogênio, com 4 gotas do tubo1, mais água

destilada e depois nitrato de chumbo.Foi observado que no tubo 1, houve formação de bolhas mas logo foi retirada, a

solução obteve uma coloração amarela, o tubo ficou muito quente e a reação ocorreu rapidamente. A explicação para isso é que como inicialmente teve a ausência de um catalisador, o peróxido de hidrogênio decompôs muito lentamente e quando o iodeto de potássio foi adicionado funcionou como catalisador. Já no tubo 2, ao colocar as gotas ficou um pouco quente, ao adicionar a água efervesceu e foi clareando, e quando colocado o nitrato a reação foi esfriada, ficou com uma coloração marrom e por fim uma formação de um precipitado. Isso prova que o iodeto de potássio catalisou a reação mesmo não tendo sido consumido durante o processo da reação. Nessa parte foi observado que houve influencia do fator catalisador. E os catalisadores, são agentes que aumentam as velocidades de reação sem serem usados. Eles afetam os tipos de colisões que levam à reação e diminui a energia de ativação da reação.

As equações das reações foram as seguintes:Decomposição do Peróxido de Hidrogênio: 2H2O2 → 2H2O + O2 Iodeto de potássio e adição do nitrato de chumbo: 2KI + Pb(NO3)2 → PbI2 + 2KNO3

4° Parte - Influência da concentração na velocidade de uma reação.

Tabela1 - Dados para determinação da velocidade de uma reação.

Tubo Volume (mL) Concentração de

tiossulfato na mistura (mol L-¹) CV=CꞌVꞌꞌ

Número de mols

de tiossulfato de sódio

que reagiram Δn=CꞌVꞌ

Tempo da

reação (s)

Velocidade V= Δn/t

(mol s -¹)

Solução de

tiossulfato de sódio

Água Total

01 6 0 6 0,18 0,0018 13 0,000138461502 4 2 6 0,12 0,0012 09 0,000133333303 3 3 6 0,09 0,0009 15 0,0000604 2 4 6 0,06 0,0006 23 0,000026087

Nessa quarta parte do experimento foi utilizado ácido sulfúrico, tiossulfato de sódio e água destilada, em seis tubos de ensaios distintos, cada um com certa quantidade, o tempo cronometrado foi parado quando surgiu uma turvação na reação e assim o tempo foi anotado.

A Tabela1, mostra os dados e os resultados que foram obtidos no experimento. Fez-se necessário alguns cálculos como segue abaixo:

Sabendo inicialmente que a concentração da solução de tiossulfato de sódio era 0,3 M, e o volume total é de 10 mL que corresponde a 0,01L, temos então as concentrações nos tubos pela fórmula:

C1 x V1 = C2 x V2

Onde C1 é a concentração da solução de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) utilizada (0,3 M), V1 é o volume inicial da solução (antes da diluição em água), C2 é a concentração após a diluição em água e V2 é o volume total da solução após a diluição com a água.

Tubo 01 - Foram utilizados 6 mL (0,006L) de solução do tiossulfato de sódio

(Na2S2O3) e não foi diluída em água, assim temos:

0,3 x 0,006 = C2 x 0,01

C2 = 0,18 mol L-¹

Tubo 02 - Foram utilizados 4 mL (0,004L) de solução do tiossulfato de sódio

(Na2S2O3) e 2 mL (0,002 L) de água destilada, assim temos:

0,3 x 0,004 = C2 x 0,01

C2 = 0,12 mol L-¹

Tubo 03 - Foram utilizados 3 mL (0,003L) de solução do tiossulfato de sódio

(Na2S2O3) e 3 mL (0,003 L) de água destilada, assim temos:

0,3 x 0,003 = C2 x 0,01

C2 = 0,09 mol L-¹

Tubo 04 - Foram utilizados 2 mL (0,002L) de solução do tiossulfato de sódio

(Na2S2O3) e 4 mL (0,004 L) de água destilada, assim temos:

0,3 x 0,002 = C2 x 0,01

C2 = 0,06 mol L-¹

Para calcular o número de mols de tiossulfato que reagiram em cada reação, foi o produto da concentração do tiossulfato pelo volume da solução, assim temos a seguinte equação:

Δn=CꞌVꞌ

Tubo 01: Δn=CꞌVꞌVi= 0,18x0,01Vi= 0,0018

E as velocidades das reações (mols/s), correspondem ao número de mols de Na2S2O3 que reagiram dividido pelo tempo de cada reação. E o cálculo para a velocidade da reação, é dado pela equação:

Tubo 01:Vi= Δn/ ΔtVi= 0,0018/13Vi= 0,0001384615 mols/s

Nesta quarta etapa, pode se concluir que quando há um aumento na concentração do tiossulfato de sódio (Na2S2O3) há também um aumento na velocidade da reação. Isso pode ser observado na tabela e pelos cálculos. E a equação desta reação foi a seguinte:

H2SO4 + NaS2O3 → Na2SO4 + H2O + SO2 + S

Tubo 02:Vi= Δn/ ΔtVi= 0,0012/9Vi= 0,1333333 mols/s

Tubo 03:Vi= Δn/ ΔtVi= 0,0009/15Vi= 0,00006 mols/s

Tubo 04: Vi= Δn/ ΔtVi= 0,0006/23Vi= 0,00002607 mols/s

Tubo 02:Δn=CꞌVꞌVi= 0,12x0,01Vi= 0,0012

Tubo 03:Δn=CꞌVꞌVi= 0,09x0,01Vi= 0,0009

Tubo 04:Δn=CꞌVꞌVi= 0,09x0,01Vi= 0,0006

V= Δn/

Δt

CONCLUSÃO

Através desta prática de cinética química, foi explorada uma área da química que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que as afetam, a saber, concentração, temperatura e catalisadores. E essa prática nos permitiu identificar durante a realização dos experimentos os fatores que influenciam na velocidade das reações. Apesar de ter ocorrido um erro na cronometragem das reações na parte 1 do experimento, a prática foi muito produtiva, pois foi aplicada em prática a teoria de cinética química.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BROWN, T.L.; Química, A ciência central. Pearson Education do Brasil, São

Paulo, 2007.

ANEXOS

4.7 Construa um gráfico: concentração x velocidade e una os pontos por uma curva (evite uma linha quebrada).

Dados:

Concentração de tiossulfato Velocidade0,18 0,00013846150,12 0,00013333330,09 0,000060,06 0,000026087

Gráfico:

0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20

0.00002

0.00004

0.00006

0.00008

0.0001

0.00012

0.00014

Velocidade

Co

nce

ntr

açã

o

4.8 Que substância permitiu medir o tempo de reação no experimento 4? Escreva a equação química correspondente.

A substância que permitiu medir o tempo foi a formação do enxofre, pois é insolúvel em água e provoca uma turvação que permite observar quando a reação ocorre, podendo assim medir o tempo de duração da reação. E a equação química correspondente é a seguinte:

H2SO4 + NaS2O3 → Na2SO4 + H2O + SO2 + S