CINÉTICA QUÍMICA I – MÉTODO ANALÍTICO

Parte A 1. Oxidação do íon iodeto pelo persulfato. Ainda que a maioria das reações entre íons seja muito rápida, existem algumas que ocorrem a velocidades facilmente mensuráveis, como por exemplo, a oxidação do iodeto a iodo com o persulfato:

K2S2O8 + 2 KI →→→→ I2 + 2 K2SO4 Esta reação se processa de acordo com o modelo abaixo:

A + 2 B →→→→ Produtos Sendo os reagentes utilizados em proporção estequiométrica:

[B] = 2 [A]

encontra-se:

taxa = - (1/2) d[B]/dt = k [B] ((((αααα+ββββ)))) A velocidade da reação é obtida medindo-se a concentração do iodo formado ao longo do tempo. A concentração do iodo é determinada por titulação de amostras retiradas em intervalos de tempo bem definidos. O Na2S2O3 é usado como titrante que reage com o iodo I2 de acordo com a reação: 2 S2O3

= + I2 ↔↔↔↔ S4O6= + 2I-

O tiosulfato atua como redutor de acordo com a equação:

2 S2O3= →→→→ S4O6

= + 2e- I2 + 2e →→→→ 2I-

[[[[ I2 ]]]] = VN

V alíquota( )

A produção de íon tetrationato requer a perda de dois elétrons do íon tiosulfato. Então o equivalente grama do tiosulfato nesta reação é igual à sua fórmula grama, ou seja 1 N = 1 mol/L.

2 - Método Experimental: I. Determinação da constante cinética de reação

- Transferir 50,0 mL de KI 0,20 mol/L para um erlenmeyer fechado de 250 ml; tomar o mesmo volume de persulfato 0,1 mol/L em um béquer. Utilizar buretas para a transferência.

- Adicionar o persulfato ao iodeto, mantendo sob agitação magnética para homogeneizar a mistura, acionando simultaneamente o cronômetro para começar a marcar o tempo da reação. Tampar o erlenmeyer com uma rolha para evitar que o iodo formado escape.

- Imediatamente após a adição (quando a solução mostrar os primeiros sinais de amarelo pálido), pipetar uma alíquota de 10 mL para um erlenmeyer de 250 mL contendo gelo para deter a reação. Anotar o tempo no qual a amostra é transferida para o enlenmeyer com gelo (sem parar o cronômetro).

- Titular rapidamente com tiosulfato de sódio 0,01 mol/L adicionando uma ou duas gotas de amido 0,2% próximo do ponto final (quando a solução estiver amarela pálida). Anotar o volume de tiosulfato consumido assim que a coloração azulada desaparecer (não esperar, pois o azul retorna).

- Imediatamente que possível, pipetar amostras do sistema reacional e transferir para um erlenmeyer de 250 mL contendo gelo. Anotar o tempo no qual a amostra é transferida para o enlenmeyer com gelo. Titular rapidamente a amostra com tiosulfato de sódio. Repetir o mesmo procedimento com mais 2 a 3 alíquotas. (Cuidado: inicialmente o volume consumido de tiosulfato será muito pequeno).

- A partir da quarta (ou quinta) alíquota. Repetir a coleta de alíquotas até o volume de tiosulfato estiver aproximadamente constante (25 a 30 minutos de reação). - Observe que o cronômetro, uma vez iniciada a reaç ão (t o), não mais deverá ser interrompido até o final da reação. - Não contaminar uma solução com outra, pois isto v ai alterar significativamente o resultado. - Ter certeza que está misturando inicialmente KI e persulfato de potássio. - Repetir o experimento anterior utilizando: A) 40, 0 mL de KI 0,2 mol/L + 10,0 mL de água e o mesmo para persulfato. Idem para outras combinações : B) 30 mL de KI + 20 mL de água, 30 mL de persulfato + 20 mL de água; C) 20 mL de KI + 30 mL de água, 20 mL de persulfato + 30 mL de água soluções; D) 10 mL de KI + 40 mL de água, 10 mL de persulfato + 40 mL de água soluções. - Titular as amostras com tiosulfato de sódio mais diluídas: sistema A, 60 mL de tiosulfato diluído a 100 mL (balão volumétrico); sistema B, 30 mL de t iosulfato diluído a 100 mL (balão volumétrico); sistema C, 10 mL de tiosulfato diluído a 100 mL (ba lão volumétrico); sistema D, 5 mL de tiosulfato diluído a 100 mL (balão volumétrico).

3 - Tratamento de Dados: - Determinar a concentração de iodeto em função do tempo e fazer gráfico da [Iodo] e [Iodeto] em função do tempo (segundos). - Determinar a taxa da reação pela relação –∆[Iodeto]/∆t; fazer o gráfico da taxa de reação em função da concentração de iodeto; - Determinar a ordem global de reação, pelo método diferencial , e constante cinética pelo método integral . Estes valores devem ser obtidos para cada concentração inicial.

- Estabelecer o efeito da concentração dos reagentes sobre a ordem da reação e a constante cinética.

- Discutir o ajuste dos dados e explicar os resultados.

DADOS EXPERIMENTAIS

Concentração KI ______ mol/L

Temperatura ambiente _______

Tempo, minutos: segundos Volume tiosulfato, mL

0’ 0” 0

Concentração KI ______ mol/L

Temperatura ambiente _______

Tempo, minutos: segundos Volume tiosulfato, mL

0’ 0” 0