AS VELOCIDADES DAS REAÇÕES QUÍMICAS

Universidade Comunitária da Região de Chapecó UNOCHAPECÓ

TRABALHO DE QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA EXPERIMENTAL

Acadêmicas : Maira Faccio, Ricardo H. Andolfato. Andolfato. Curso: Engenharia Química. Disciplina: Química Geral e Inorgânica Experimental

Chapecó-SC, abril, 2010.

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UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ Centro: Área de Ciências Exatas e Ambientais Curso: Engenharia Química. Experimental Disciplina: Química Geral e Inorgânica Experimental Professor: Gilmar Fidalski

AS VELOCIDADES DAS REAÇÕES QUÍMICAS

Maira Faccio Ricardo H. Andolfato







INTRODUÇÃO O estudo da velocidade das reações químicas, além de ser muito importante em termos industriais, também está muito relacionado ao nosso dia-a-dia. A velocidade de uma reação é a medida da rapidez com que se formam os produtos e se consomem os reagentes. Uma reação química ocorre quando certas substâncias substâncias sofrem transformações em relação ao seu estado inicial. inicial. Para que isso possa acontecer, acontecer, as ligações ligações entre átomos e moléculas devem ser rompidas e restabelecidas de outra maneira. Não existe uma velocidade geral para todas as reações químicas, cada uma acontece em sua velocidade específica, algumas são lentas e outras são rápidas. A velo veloci cida dade de das das reaç reaçõe õess

químicas

depe depend ndee de um umaa séri sériee de fato fatore res: s: a

conc concen entr traç ação ão das das subs substâ tânc ncia iass reag reagen ente tes, s, a temp temper erat atur ura, a, a luz, luz, a pres presen ença ça de catalisadores, superfície de contato. Esses fatores nos permitem alterar a velocidade natural de uma reação química. Os catalisadores, por exemplo, são substâncias capazes de acelerar uma reação. Um catalisador catalisador é uma substância que afeta a velocidade de uma reação, mas emerge do processo inalterado. A ação do catalisador é abaixar a energia de ativação, possibilitando um novo caminho para a reação. O abaixamento da energia de ativação é que determina o aumento da velocidade da reação. No final do processo o catalisador é devolvido intacto, ou seja, sem passar por nenhuma modificação.







MATERIAIS UTILIZADOS - Termômetro; - Tubos de ensaio; - Pipetas de 5 mL; - Conta-gotas ( para a solução de CuSO 4); - Béquer de 50 mL (para a solução de K 2S2O8); - Gelo; - Cronômetro; - Soluções: KCl 0,10 M, K 2S2O8 0,050 M, KI 0,10 M, CuSO 4 0,10 M, Na2S2O3 0,005 M + amido, Na2CO3 0,1 M.







PROCEDIMENTOS Tabela 1. No Soluções

CORRIDA CINÉTICA

reagentes I II

1 5 mL

2 2,5

3 1 mL

4 5 mL

5 5 mL

6 5 mL

7 5 mL

8 5 mL

Na2S2O3

2,5

mL 2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

0,005 M em

mL

mL

mL

mL

mL

mL

mL

mL

-

2,5

4 mL

-

-

-

-

-

-

mL -

-

2,5

4 mL

-

-

-

-

mL -

-

1

-

-

1 mL

gota 5 mL

5 mL

5 mL

KI 0,10 M

solução de amido III

0,48% KCl 0,10 M

IV K 2SO4 0,050 V

M CuSO4 0,10

VI

M K 2S2O8 0,05

5 mL

5 mL

M

5 mL

2,5 mL

Corridas cinéticas de 1 a 6: A corrida cinética 1 foi preparada adicionando-se, com o uso de uma pipeta, as quantidades requeridas das soluções (I), (II), (III),(IV) e (V) de acordo com a tabela 1, em um tubo de ensaio. Em seguida a solução VI foi adic adicio iona nada da ao tubo tubo de ensa ensaio io cont conten endo do as outr outras as solu soluçõ ções es.. Ao mesm mesmoo temp tempoo o cronômetro foi acionado e o frasco agitado levemente. Posteriormente anotou-se o tempo em que a solução levou pra adquirir coloração. Depois que a cor apareceu, anotou-se a temperatura da mistura. Os mesmos procedimentos foram realizados para as corridas cinéticas de 2 a 6, de acordo com a Tabela 1.

Corrida cinética 7: Primeiramente preparou-se a corrida 7 de acordo com a Tabela 1, porém antes da solução VI ser adicionada, o conteúdo do tubo de ensaio foi aquecido a cerca de 45 oC. Em seguida mediu-se e anotou-se a temperatura após a







Corrida cinética 8: Preparou-se essa corrida de acordo com a Tabela 1, porém antes da adição da solução IV o conteúdo do tubo de ensaio foi resfriado em torno de 5 o

C em uma bacia contendo gelo e água. Após a solução adquirir a devida coloração a

temperatura e o tempo foram anotados. OBS: OBS: Os resíd resíduos uos result resultan antes tes dos experi experimen mentos tos foram foram descar descarta tados dos para para o posterior tratamento. tratamento.









Tabela de resultados : Corrida 1 cinética Temperatura 23,0 (oC) Tempo (seg.) 250,8 0,0038 Velocidade (1/seg.)

2

3

4

5

6

7

8

23,0

23,0

23,0

23,0

23,0

44,0

5,0

385,2 1164,0 373,2 813,6 9,6 76,2 438,0 0,0025 0,0008 0,0026 0,0012 0,1041 0,0131 0,0022

As corridas cinéticas de 1 a 6 foram realizadas a temperatura ambiente, sendo que a temperatura final dos 6 experimentos foi praticamente a mesma, ou seja, em torno de 23oC, porém o tempo variou muito conforme cada solução, o maior tempo obtido para que a reação começasse a ser observada foi de 1164,0 segundos na solução 3, e o menor tempo foi de 9,6 segundos para a solução 6. A velocidade para essas 6 corridas variou bastante entre 0,0008 da solução 3 até 0,1041 da solução 6. A corrida cinética 7, realizada acima da temperatura ambiente obteve uma temperatura final de 44,0 oC e o tempo que a reação demorou para ser observada foi de 76,2 segundos, sendo que a velocidade resultante desta reação foi de 0,0131. A corrida cinética 8, realizada abaixo da temperatura ambiente obteve uma temperatura final de 5,0 oC e o tempo demorado para a reação ser observada foi de 438,0 segundos, sendo que a velocidade resultante desta reação foi de 0,0022. A velocidade das reações químicas realizadas acima podem ter variado devido a uma série de fatores, como: a concentração das substâncias reagentes, a temperatura, a luz, a presença de catalisadores, superfície de contato. Esses fatores nos permitem alterar a velocidade natural de uma reação química.







a) Cat Catalisado sador r  Um catalisador é uma substância que afeta a velocidade de uma reação, mas emerge do processo inalterado. A ação do catalisador é abaixar a energia de ativação, possibilitando um novo caminho para a reação. b) b) Ener Energi giaa de ati ativa vaçã çãoo



É a energia mínima que as moléculas devem ter para que

a colisão seja favorável e, assim, ocorra a reação. c) Reaç Reação ão uni unimo mole lecu cula lar r É a etapa elementar de uma reação em que participa apenas uma molécula reagente. d) Cinética

É

uma ciência que estuda a velocidade das reações químicas e os

fatores que a influenciam e) Reaç Reação ão de de prim primei eira ra orde ordem m  Reações de primeira ordem são aquelas nas quais a velocidade da reação química é proporcional à concentração de um reagente f) Reaç Reação ão bimo bimole lecu cula lar r  É a etapa elementar que envolve duas moléculas g) Reaç Reação ão elem elemen enta tar r  É aque aquela la que que ocor ocorre re em um umaa únic únicaa etap etapa, a, ela ela tent tentaa representar exatamente exatamente o que os átomos e os elétrons estão fazendo durante uma reação. h) Reaç Reação ão tota totall  2. Por que que os químic químicos os medem medem as veloc velocidad idades es das reações? reações?

Resposta: Para saber a medida da rapidez com que se formam os produtos e se consomem os reagentes. 3. Liste Liste várias várias maneiras maneiras de aumentar aumentar a velocid velocidade ade de uma reação reação química química.. fatores que levam uma reação a se tornar mais rápida ou mais Resposta: Existem vários fatores lenta, como por exemplo, temperatura, temperatura, calor, pressão, uso de catalisadores etc.







Resposta: Porque aumentam a velocidade da reação sem serem consumidos. b) Escreva Escreva a equação equação da velocidad velocidadee para cada reação reação element elementar ar acima. acima. V= K.[O3] V= K.[O3].[Cl] V= K.[ClO].[O] 5. Óxido nítrico também está envolvido na decomposição do ozônio pelo mecanismo: O3 O2 + O O3 + NO  NO2 + O2 NO2 + O  NO + O2 É o NO catalisador para esta reação? Explique sua resposta.

Resposta: Sim, pois aumentou a velocidade de decomposição do ozônio. 6. Escrev Escrevaa a equaç equação ão da veloci velocidad dadee para para cada cada uma das reações reações element elementare aress do exercício anterior. V= K.[O3] V= K.[O3].[NO] V= K.[NO2].[O] 7. Dois mecanismos são propostos para a reação: 2 NO(g) + O2(g)  2 NO2(g) Mecanismo 1: NO + O 2  NO3 (rápida)







1. A velo veloci cida dade de da reação reação é prop propor orci cion onal al a conc concen entr traç ação ão de I -? Explique sua resposta. concentração de Iodo, I odo, dobrará também a velocidade velocidade Resposta: Sim, pois dobrando a concentração da reação. 2. A velocid velocidade ade da reação reação é proporci proporciona onall a concen concentra traçã çãoo de S 2O8-2? Explique sua resposta.

Resposta: Sim, pois dobrando a concentração de S 2O8-2, dobrará também a velocidade da reação. 3. Escreva Escreva as prováve prováveis is etapas etapas e a express expressão ão da veloci velocidade dade..

Resposta: Uma reação provavelmente será menos veloz do que a outra. A etapa lenta numa reação que ocorre em várias etapas é determinada de etapa determinante. Velocidade= K [I -] [S2O8-2] Velocidade== Velocidade== K [I -]2 [S2O8-2] 4. Po Pode demo moss cons consid ider erar ar a regr regraa “a velo veloci cida dade de de um umaa reaç reação ão dobr dobraa para para cada cada aumento de 10 oC da temperatura”, temperatura”, correta para esta experiência?

Resposta: Não, pois de acordo com a experiência isso não ocorreu. 5. O catalisa catalisador dor teve um efeit efeitoo signific significante ante na veloci velocidade dade da reação reação??

Resposta: Sim, o catalisador aumentou a velocidade da reação escolhendo um caminho alternativo alternativo para a mesma, sem ser consumido durante o processo. 6. Na reação reação hipotét hipotética ica na qual qual a etapa determ determina inante nte da velocid velocidade ade é: A + 2B  C + D. Qual será o efeito sobre a velocidade da reação:







Concluímos através deste experimento que a velocidade de uma reação é a medida da rapidez com que se formam os produtos e se consomem os reagentes. Pode-se perceber através dos resultados obtidos que a corrida cinética 6 foi a que apresentou a maior velocidade de reação (0,1041), enquanto a corrida cinética número 3 foi a que apresentou menor velocidade de reação (0,0008). Através dos experimentos realizados, pode-se perceber que existem vários fatores que levam uma reação a se tornar mais rápida ou mais lenta, como por exemplo, temperatura, calor, pressão, uso de catalisadores etc.









CATALISADORES. Disponível Disponível em : http://www.alunosonline.com.br/quimica/catalisadores/. Acesso em: 13 de abril de 2010. VELOCIDADE DAS REAÇÕES QUÍMICAS. Disponível em: http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm . Acesso em: 12 de abril de 2010. ENERGIA DE ATIVAÇAO. Disponível em : ttp://www.infoescol ttp://www.infoescola.com/quimi a.com/quimica/energia-de-at ca/energia-de-ativacao/# ivacao/#.. Acesso em: 13 de abril de 2010. REAÇÃO UNIMOLECULAR. Disponível em: http://www.pdamed.com.br/diciomed/pdamed_0001_14248.php . Acesso em: 14 de abril de 2010. REAÇÃO BIMOLECULAR. Disponível em: http://www.pdamed.com.br/diciomed/pdamed_0001_14214.php . Acesso em: 13 de abril de 2010. VELOCIDADE DAS REAÇÕES E CATÁLISE. Disponível em : http://www.moderna.com.br/didaticos/em/atividades/quimica/quimicaam/velocidade.ht m. Acesso em: 14 de abril de 2010

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