Atividades - PUC-SP

2010
PUC/SP
CINÉTICA QUÍMICA PARA O ENSINO
FUNDAMENTAL – PLANO DE AULA
Escola Nossa Senhora das Graças | Prof. Juliana Isabel M. dos Anjos Pereira;
alunos: Dárcio Arthur S. Moreira; João Pedro Guimarães; Matheus Dias Silva; Lucas Leite Guariglia
Supervisão profas. Marisa Almeida Cavalcante e Cristiane R. C. Tavolaro (PUC/SP)
Escola Avançada Suplementar de Ciência e Tecnologia
Marcelo Damy da PUC/SP
Introdução
A Cinética Química é o estudo das velocidades e mecanismos das reações químicas. A
velocidade de uma reação é medida da rapidez com que se formam os produtos e se
consomem os reagentes.
Percebemos evidências de transformações químicas por todos os lados e o estudo da
velocidade das reações fornece informações valiosas de como as transformações químicas
ocorrem na realidade.
Em geral a velocidade de uma reação é determinada através:
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das propriedades dos reagentes
das concentrações dos reagentes
da temperatura
das superfícies de contato com os reagentes.
da velocidade de uma reação, por meio de uma segunda reação muito mais rápida em
relação à primeira
de processos físicos que determinam indiretamente a velocidade da reação, medindo
a variação de uma grandeza física (cor, condutividade elétrica, pressão, etc) durante a
reação química.
Objetivos
Verificar a velocidade de uma reação química, a reação de Landolt, que apresenta uma
súbita mudança de cor, e os fatores que a influenciam através de um circuito fotoelétrico
ligado ao software Audacity no classmate PC.
Conteúdo
Evidência e velocidade de reação química, preparo de soluções, circuito fotoelétrico e
uso de recursos tecnológicos.
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Marcelo Damy da PUC/SP
Competências e habilidades
Representação e comunicação

Traduzir a linguagem discursiva em linguagem simbólica da Química e vice-versa.
Utilizar a representação simbólica das transformações químicas e reconhecer suas
modificações ao longo do tempo.

Traduzir a linguagem discursiva em outras linguagens usadas em química: gráficos,
tabelas e relações matemáticas.

Identificar fontes de informação e formas de obter informações relevantes para o
conhecimento da Química (livro, computador, jornais ,etc).
Investigação e compreensão

Compreender dados quantitativos, estimativa e medidas, compreender relações
proporcionais presentes na química (raciocínio proporcional).

Reconhecer tendências e relações a partir de dados experimentais ou outros
(classificação, seriação e correspondência em química).

Reconhecer ou propor a investigação de um problema relacionado à química,
selecionando procedimentos experimentais pertinentes.

Desenvolver conexões hipotético-lógicas que possibilitem previsões acerca das
transformações químicas.
Percepção sociocultural e histórica

Reconhecer o papel da química no sistema produtivo, industrial e rural.
.

Reconhecer as relações entre o desenvolvimento científico e tecnológico da
química e aspectos sócio-político-culturais.
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Materiais utilizados e montagem
Reagentes:
• Iodato de potássio, KIO3
• Bissulfito de sódio, NaHSO3
• Ácido sulfúrico, H2SO4
• Água destilada
• Amido solúvel
Materiais para o preparo das soluções:
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Balança
Vidro de relógio
Béqueres
Bastão de vidro
Balão volumétrico
Tela de amianto
Tripé
Bico de bunsen
Termômetro
Materiais para o circuito fotoelétrico:
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Resistor de 8 ohms
Foto transistor
Bateria 9V
LED
Ponteira LASER
Garras jacaré
Plug para a entrada de som do Classmate PC
Fios condutores de ligação
Software para análise de dados
Conector para bateria
Suporte para os componentes do circuito
Pregos
Fita isolante
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Marcelo Damy da PUC/SP
Preparo das soluções e procedimento experimental da reação de Landolt:
1) Prepare duas soluções, A e B.
Solução A: Dissolva 2,0 g de KIO3 em 1000 mL de água destilada.
Solução B: Dissolva 2,0 g de amido solúvel em 500 mL de água fervente.
Observe que as duas soluções, A e B, são incolores.
2) Deixe a solução B esfriar e depois adicione:
0,40 g de NaHSO3 + H2SO4 (6 mol/L) (ou 1,7 mL H2SO4 conc.)
O resultado é a solução C, também incolor.
3) Dilua a solução C até 1 litro, isto é, adicione água destilada até completar 1 litro.
4) Para a reação mistures quantidades iguais da solução A com a solução C.
Ocorrerá uma reação química evidenciada pela mudança de cor do conjunto.
Utilize o circuito fotoelétrico ligado ao software Audacity para verificar , com o máximo de
precisão, o instante em que a solução final se torna azul escura.
5) Pode-se repetir o experimento para verificar o efeito da temperatura e o efeito da
concentração sobre a reação ocorrida.
Funcionamento
Reações ocorrentes:
a) O iodo e o íon sulfato de hidrogênio são gerados pela reação:
2H+ + 5HSO3- + 2 IO3- → I2 + 5 HSO4 - + H2O
que constitui a etapa determinante da velocidade estudada.
b) O iodo continua a ser consumido como se vê em:
H2O + HSO3 - + I2 → 2I- + HSO4- + 2 H+
c) Quando se atinge o ponto em que todo o bisulfito é consumido, o iodo fica liberado para
formar o íon tri-iodeto e o complexo azul com o amido presente:
2I- → I2 (s)
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I2 (s) + I- (aq) → I3- (aq)
I3- (aq) + amido → complexo amido-I3- (azul)
Explicação do efeito
A experiência mostra o efeito da interação entre reações químicas - que apresentam
velocidades diferentes e são dependentes da concentração - e de outros fatores dos reagentes
envolvidos.
A súbita mudança da cor da solução, de incolor para azul profundo, pode ser explicada pela
seqüência de reações mostrada no parágrafo anterior.
O tempo necessário para a reação atingir o ponto de mudança de cor depende das velocidades
das duas reações, e, conseqüentemente, das concentrações dos reagentes.
Qualquer fator que acelere a primeira reação (por exemplo, um catalisador ou a temperatura)
diminuirá o tempo de reação. Então, aumentar a concentração do iodeto, ou do ácido, terá
como resultado uma aceleração da reação e a cor azul aparecerá mais rapidamente.
Por outro lado, aumentar a concentração do bisulfito terá efeito oposto, retardando a
mudança de cor.
Por que se usa o amido?
As plantas possuem o polissacarídeo, amido que se transforma biologicamente em glicose.
O amido possui uma estrutura espiralada, na qual cada unidade monomérica alfa-acetal possui
um átomo de carbono (C1) ligado a outro carbono (C4) de outra unidade.
Na prática, os íons de tri-iodeto ficam seqüestrados (termo químico significando presos)
dentro da estrutura do amido: amido – I3- .
Em http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/548starchiodine.html é possível observar
com clareza os íons de iodo seqüestrados dentro da estrutura do amido.
Comentários
Cinética Química corresponde ao estudo da velocidade das reações químicas. A velocidade de
uma reação química, isto é, a rapidez ou lentidão com que ela ocorre, é controlada por alguns
fatores. Os fatores mais relevantes são a natureza física e as concentrações dos reagentes, a
temperatura e a presença de catalisadores.
O contato entre os reagentes é a condição inicial para que uma reação química ocorra. Dessa
forma, alguns dos fatores mencionados acima estão relacionados com a facilidade ou não de
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propiciarem o aumento ou a diminuição do contato entre os reagentes, permitindo colisões
entre suas partículas.
Como regra geral, quanto mais concentrados forem os reagentes, mais suas partículas
(átomos, moléculas ou íons) irão colidir e mais rapidamente a reação irá ocorrer. Caso os
reagentes estejam no estado gasoso, as concentrações podem ser medidas em termos de
moles/litro, ou segundo as pressões parciais. Soluções de líquidos são expressas como
molaridades.
Geralmente, a freqüência de colisão e, conseqüentemente, a velocidade da reação química
aumentam com o aumento da temperatura. Isso ocorre porque, como regra geral, as
partículas, quando aquecidas, movem-se mais rapidamente.
A influência da natureza física dos reagentes nas reações químicas é facilmente compreensível.
Quanto mais homogêneos entre si forem os estados físicos dos reagentes, mais suas partículas
se aproximam e colidem entre si.
Catalisadores são substâncias que, se adicionadas à mistura, facilitam ou permitem a
ocorrência de dada reação. É importante destacar que há catalisadores específicos para cada
caso.
Links
Software Audacity
http://audacity.sourceforge.net/download/
Blog da equipe
http://picjrintelprofjuliana.blogspot.com/