Enviado por Do utilizador3700

Cinética das Reações Homogêneas

Propaganda
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CAMPUS CURITIBA
Engenharia de Controle e Automação-S25
ARTUR BRIOSCHI DELPUPO
BRUNO PIMENTA VASCO
DANIEL SOUZA SOARES
Cinética das Reações
Homogêneas
CURITIBA
MAIO, 2019
ARTUR BRIOSCHI DELPUPO
BRUNO PIMENTA VASCO
DANIEL SOUZA SOARES
Cinética das Reações
Homogêneas
Relatório elaborado na disciplina química geral
do curso de engenharia de controle e
automação, turma S25, ofertada pelo
Departamento Acadêmico Química e Biologia,
do
Campus
Ecoville
da
Tecnológica Federal do Paraná.
Orientador: Prof. Sérgio Odakoski
CURITIBA
MAIO, 2019
Universidade
INTRODUÇÃO
A química é uma ciência teórico-experimental que continuamente produz métodos de
análises em geral, que atendem as demandas industrial, comercial, de pesquisa e de
educação prático-teórica, sendo a cinética das reações químicas uma das mais
importantes ramificações desse vasto campo, necessária para compreender e
controlar processos produtivos que envolvam tais reações.
A cinética química, estuda a dinâmica das reações, afim de determinar as leis de
velocidade envolvidas, leis estas que respondem a variações de grandezas como a
temperatura, a concentração das espécies presentes, e até mesmo a presença de
catalizadores específicos para cada aplicação distinta.
Determinar a velocidade de uma reação apenas é possível na prática, podendo ser
utilizados alguns métodos para tal fim, e um destes métodos é o método da velocidade
inicial, que consiste em medir a velocidade no início da reação para vários valores de
concentração inicial dos reagentes, utilizado em conjunto com o método do
isolamento, que é estruturado a partir do conhecimento das concentrações da todos
os reagentes, exceto um, que apresenta um excesso estequiométrico.
Este presente trabalho objetivou calcular a ordem de reação em relação ao íon iodato
e estabelecer a lei de velocidade completa para a reação bissulfito-iodato, através das
relações matemáticas fundamentais da cinética química. (James Skoog, 8º ed. Norte
Americana, 2006).
FORMULÁRIO
I. V = k x CA x CB → assume-se que CB é constante por estar em grande excesso
estequiométrico.
II. V = k` x CA, onde K` = Kb → CB = b.
III. V0 = k` x CAα → α é a ordem da reação.
IV. lnV0 = lnk` + αlnCA → relação linear entre os logaritmos naturais.
V. V = Δ [HSO3 -] /Δt = k [HSO3 -]1[IO3-] α → equação da velocidade.
MATERIAIS E MÉTODOS
Tabela 1
Materiais
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1 suporte para tubos
1 tripé
1 tela de amianto
1 termômetro
1 bastão de vídeo
12 tubos de ensaio
1 escova para tubos
3 pipetas graduadas de 10 ml
1 béquer de 50 ml
1 béquer de 400 ml
fosforo
cronometro
Reagentes
• Solução de KIO3 0,023 mol/L
• Solução de NaHSO3 0,0075 mol/L
• Vamos usar como base a reação 3HSO3 -(aq) + IO3 - (aq) → I - (aq) + 3SO4 - (aq)
+ 3H+ (aq)
I. DETERMINACAO DA ORDEM DE REACAO COM RELACAO AO IODATO
a. Prepararam-se 6 tubos de ensaio com iodato de potássio (KIO 3),
diluídos a partir da solução 0,023 mol.L -1, de acordo com a tabela
abaixo:
Tabela 2
Tubos de Ensaio
0
1
2
3
4
5
mL solução KIO3 0,0023 mol.L-1 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5
mL de água destilada
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
b. As duas soluções foram misturadas e agitadas em um tubo de ensaio,
e foi marcado e tempo até a solução mudar de cor, e isso acontece
quando os íons bissulfito são totalmente consumidos pela reação.
c. Mudamos a quantidade da solução de KIO3 para ver a diferença
causada.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Resultados:
Reação estudada:
3 HSO3-(aq) + IO3- (aq) → I- + 3 SO42- (aq) + 3 H+(aq)
Reações secundárias:
5 I-(aq) + 6 H+(aq) + IO3-(aq) → 3 I2(aq) + 3 H2O(l)
I2 + AMIDO → [I2-AMIDO] (AZUL)
Tabela 3
Exp.
[HSO3 -](mol/L) [IO3-](mol/l)
Δt (s)
V0 =Δ [HSO3 -]/Δ t
ln(Δ [HSO3 -]/Δ t ln([IO3-])
1
0.00375
8.05 x 10^-3
24.57
152.625 x 10^-6
-8.7875
-4.822
2
0.00375
6.90 x 10^-3
26.95
139.174 x 10^-6
-8.8799
-4.9762
3
0.00375
5.75 x 10^-3
33.61
111.574 x 10^-6
-9.1008
-5.1586
4
0.00375
4.60 x 10^-3
41
91.463 x 10^-6
-9.4960
-5.3817
5
0.00375
3.45 x 10^-3
56
66.961 x 10^-6
-9.6114
-5.6694
Gráfico de lnV0 = lnk` + α lnCA (software SciDAVis)
Discursões:
From x = -5,6694 to x = -4,8221
B (y-intercept) = -3,98761481556199 +/- 0,213052544218781
A (slope) = 0,989738769693557 +/- 0,040891396869351
-------------------------------------------------------------------------------------Chi^2 = 0,0022470463575088
R^2 = 0,994905217003874
Observando o gráfico temos que IO3 – tem ordem 0,989738769693557 +/0,040891396869351. Aproximando, temos: 0,99. Com isso, podemos calcular a
lei da velocidade:
V0=k * [HSO3 ]^1 * [IO3 ]^0,99
II. DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE VELOCIDADE EM DIFERENTES
TEMPERATURAS. DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO
a. Em 5 tubos de ensaio foram colocados 1,5ml da solução de KIO 3 e 3,5
ml de água .
b. Em outros 5 tubos de ensaio foram colocados 5 ml de NaHSO 3.
c. O béquer de 400 ml foi enchido de água e foram colocados dois dos
tubos de ensaio (um do item a e um do item b) e o termômetro
d. Depois de 2 minutos e tudo estiver em equilíbrio térmico foi adicionado
o conteúdo de um dos tubos no outro, acionado um cronômetro,
agitado a mistura e colocado ela dentro do béquer mais uma vez.
e. Assim que a mistura mudou de cor o cronometro foi parado e
verificamos a velocidade em que a reação ocorreu e a temperatura da
água.
f. Usamos o Bico de Bunsen para aumentar a temperatura em 20°C.
g. Repetimos o experimento.
h. Ao invés de aumentar a temperatura esperamos abaixar 5°C para fazer
de novo.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Análise:
De acordo com Arrhenius: k=A*e^(-Ea/RT). Sendo assim, para calcularmos o
K precisamos da energia de ativação (Ea) e do fator exponencial (A).Logo,
com a formula inicial temos que ln k = ln A – Ea/RT. De modo, essa equação
descreve o comportamento de uma reta com a configuração: y= mx+b.
Resultados:
Tabela 4
Exp. [HSO3](mol/l) [IO3](mol/l) Temperatura (°C)
1
2
3
4
5
0.00375
0.00375
0.00375
0.00375
0.00375
0.00345
0.00345
0.00345
0.00345
0.00345
22.5
29.5
34.5
39.5
44
Temperatura
fim (°C)
22.5
28
34
38
42
1/T (k)
ln k
k
3.3841x10^-3
1.75156 5.76249
3.32226x10^-3 1.91724 6.8068
3.25733x10^-3
1.9983 7.3765
3.21543x10^-3
2.0836 8.0338
3.174603x10^-3 2.4535 8.54503
V0
7.89x10^-5
9.32x10^-5
1.01x10^-4
1.10x10^-4
1.17x10^-4
Gráfico da Influência da Temperatura
Discursões:
From x = 0,003174603 to x = 0,0033841
B (y-intercept) = 7,94232558141679 +/- 0,450868645807672
A (slope) = -1.823,17982927092 +/- 137,812882591866
-------------------------------------------------------------------------------------Chi^2 = 0,00159457149853972
R^2 = 0,983147644322601
K para a maior temperatura é 8,54503 e para a menor temperatura é 5,76249.
A precisão da inclinação do gráfico fornece o valor, referente ao coeficiente da
reta m= -1.823,17982927092 +/- 137,812882591866. Advindo da equação: y =
mx+ b.
Portanto, a energia de ativação para a reação é calculada através da
seguinte relação: 𝑚 = −
𝐸𝑎
𝑅
. Onde R é uma constante com valor de 8,515 joule
* mol^-1 *k^-1. Logo, o valor da energia de ativação é: Ea = - 15,5244 kJ.
CONCLUSÕES
Pôde-se observar um aumento do tempo para que a reação ocorra por completo a
medida da diminuição da concentração da solução de iodato de potássio, concluindo
que o fator concentração, influi de maneira diretamente proporcional na velocidade da
reação bissulfato-iodato estudada. Observa-se também que a temperatura influencia
na constante k de forma diretamente proporcional, assim afetando a rapidez da
reação.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MENDHAM, J.; DENNEY, R. C.; BARNES, J. D.; THOMAS, M. J. K.; VOGEL, A. I.
Vogel: Análise Química Quantitativa, 6a ed., Rio de Janeiro: Livros Técnicos e
Científicos, 2002.
ROBINSON, J. W.; FRAME, E. M. S.; FRAME II, G. M. Undergraduate Instrumental
Analysis, 6a ed., New York: Marcel Dekker, 2005.
HARRIS, D. C., Análise Química Quantitativa, 6ª ed., Rio de Janeiro: Editora LTC,
2005.
CIENFUEGOS, F.; VAITSMAN, D., Análise Instrumental, 1a ed., Rio de Janeiro:
Editora Interciencia, 2000.
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R.et al. Fundamentos de
química analítica. São Paulo: Thomson Learning, 2006.
Download
Random flashcards
modelos atômicos

4 Cartões gabyagdasilva

paulo

2 Cartões paulonetgbi

Anamnese

2 Cartões oauth2_google_3d715a2d-c2e6-4bfb-b64e-c9a45261b2b4

A Jornada do Herói

6 Cartões filipe.donner

Criar flashcards