relatorio-Influencia datEMPERATURA na Velocidade de Reacoes

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO

CENTRO DE ESTUDOS SUPERIORES DE CAXIAS

DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA E QUÍMICA

DISCIPLINA: CINÉTICA E ELETROQUÍMICA

PROFESSOR: M. SC. FRANCISCO ALBERTO ALENCAR MIRANDA

INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NA VELOCIDADE DAS REAÇÕES

CAXIAS - MA

MAIO/2011

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO

CENTRO DE ESTUDOS SUPERIORES DE CAXIAS

DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA E QUÍMICA

DISCIPLINA: CINÉTICA E ELETROQUÍMICA

PROFESSOR: M. SC. FRANCISCO ALBERTO ALENCAR MIRANDA

INFLUÊNCIA DA TEMPERATURANA VELOCIDADE DAS REAÇÕES

LAISE NAYRA DOS SANTOS PEREIRA

CAXIAS - MA

MAIO/2011

SUMÁRIO

  1. INTRODUÇÃO-------------------------------------------------------------------------04

  2. OBJETIVO-------------------------------------------------------------------------------06

  3. PARTE EXPERIMENTAL------------------------------------------------------------07

    1. Materiais e Reagentes---------------------------------------------------------------07

    2. Procedimentos-------------------------------------------------------------------------08

  4. RESULTADOS-------------------------------------------------------------------------10

  5. DISCUSSÃO----------------------------------------------------------------------------12

  6. CONCLUSÃO---------------------------------------------------------------------------13

  7. REFERÊNCIAS------------------------------------------------------------------------14

ANEXOS---------------------------------------------------------------------------------15

QUESTIONÁRIO-----------------------------------------------------------------------16

  1. INTRODUÇÃO

A cinética química ocupa-se fundamentalmente com a velocidade com que ocorrem os processos químicos e, por isto, a variável tempo ocupa um papel central. O estudo da cinética das reações químicas tem por objetivo a correlação matemática de dados experimentais, visando estabelecer hipóteses sobre os fatores determinantes da velocidade de uma reação e elucidar os mecanismos de reação envolvidos (NETZ & ORTEGA, 2002).

Segundo Netz & Ortega (2002) a cinética constitui-se em um campo extremamente vasto, englobando desde a descrição experimental da variação das concentrações de reagentes e produtos com o tempo, estudos mecanísticos de reações químicas e de otimização dos parâmetros que levam um processo de síntese a ser efetivo em níveis industriais e laboratorial, até a descrição cinética de processos metabólitos e bioquímicos, entre outros.

Sendo de mera importância para processos e atividades industriais, pois é interesse das indústrias obter grande quantidade de produtos com grande rendimento. Outro exemplo, bem prático do nosso cotidiano é o estudo da rapidez com que um medicamento atua no organismo.

Já se tratando do efeito da temperatura no nosso cotidiano, tem-se como exemplo os alimentos na geladeira, leite, ovos, carnes e etc, demoram muito mais para estragar do que no ambiente. Isso porque as reações químicas feitas pelos microorganismos decompositores são retardadas pelas baixas temperaturas.

Segundo Russell (1980), a temperatura afeta na velocidade das reações. Com a elevação da temperatura, ocorre um aumento na energia cinética média das moléculas, há alteração na distribuição dessa energia. Dessa maneira, aumenta a quantidade de moléculas com energia suficiente para reagir e, conseqüentemente, há aumento na velocidade da reação.

A temperatura é uma grandeza física que mensura a energia cinética média de cada grau de liberdade de cada uma das partículas de um sistema em equilíbrio térmico. BRADY et al.,(1986). Esta definição é análoga a afirmar-se que a temperatura mensura a energia cinética média por grau de liberdade de cada partícula do sistema uma vez consideradas todas as partículas de um sistema em equilíbrio térmico em um certo instante. A rigor, a temperatura é definida apenas para sistemas em equilíbrio térmico.

Haja vista que, nesse trabalho será enfatizado mais sobre o estudo da influência da temperatura na velocidade das reações. Pois, o aumento da temperatutura dos reagentes promove o aumento da energia cinética média das moléculas em um sistema e consequentemente o número de colisões efetivas entre elas.

Segundo o autor Atkins, (2003) o enunciado da lei da cinética diz que é a quantidade de trabalho que teve que ser realizado sobre um objeto para modificar a sua velocidade. Para um objeto de massa (m) a uma velocidade (v) a sua energia cinética, em um instante de tempo, é calculada como:

Como conseqüência dessa fórmula, pode ser descrito que a energia cinética aumenta com o quadrado da velocidade. A energia cinética é a energia que o sistema possui em virtude do movimento das partículas que constituem o sistema, em relação ao referencial adotado. (RUSSELL,1994). Assim, podemos generalizar dizendo que é a energia que temos quando um determinado corpo está em movimento. Um outro ponto importante, é que o aumento dessa energia cinética, aumentará a velocidade da reacão.

  1. OBJETIVO

  • Observar a influência da temperatura na velocidade das reações;

  • Verificar o estudo da energia cinética.

  1. PARTE EXPERIMENTAL

    1. Materiais e Reagentes

Quant.

Materiais e Reagentes

02

Buretas de 50 mL(ou de 25 mL)

02

Suportes Universais

02

Garras de buretas

02

Béqueres de 100 mL e de 500 ML

08

Etiquetas gomadas ou fita crepe

08

Tubos de Ensaios

01

Bico de Bunsen

01

Termômetro de 0° C a 100°C

01

Tela de amianto

01

Tripé de ferro

01

Estante para Tubo de Ensaio

01

Cronômetro ou relógio com marcador de segundos

100 mL

Solução 0,05 M de ácido sulfúrico, H2SO4

100 mL

Solução 0,05 M de tiossulfato de sódio, Na2S2O3

    1. Procedimentos

Iniciou-se com todos os materias e reagentes necessários para a realização dessa prática de laboratório, utilizando as normas de seguranças, limpeza de vidrarias e os padrões quantitativos a serem dotados.

Rotularam-se as duas buretas de 25 mL e dois béqueres de 100 mL com os respectivos reagentes: ácido sulfúrico e o tiossulfato de sódio. Em seguida, foi carregada corretamente cada bureta com o respectivo liquido deixando sob cada uma o béquer identificado, enchendo também a ponta das buretas, que fica abaixo da torneira, antes de acertar o menisco. Utilizando a bureta, colocou-se nos quatros tubos de ensaios 4 mL da solução a 0,05 M de ácido sulfúrico (H2SO4), rotulando os demais tubos de 1 a 4.

Em seguida, pegaram-se mais quatros tubos de ensaio, rotulou-se 1A, 2A, 3A e 4A e adicionou-se 4 mL da solução 0,05 M de tiossulfato de sódio (Na2S2O3 ).Após este roteiro foi feita a montagem do sistema utilizando o bico de Bunsen, tripé e a tela de amianto, conforme a figura abaixo:

Fig.1 Esquema de montagem

Depois desse procedimento, foi realizado o seguinte passo, colocaram-se no béquer os tubos 1 e 1A e um termômetro (de 0° a 100°C) e esperou-se alguns minutos para que a temperatura se iguale a temperatura da água do béquer e anotou-se.

Depois jogou o conteúdo do tubo 1 no tubo 1A, mantendo este ultimo imerso na água do béquer e ativou o cronômetro, no momento que apareceu a turvação o cronômetro foi desativado. Esse procedimento foi realizado para os outros tubos. Observando atentamente os tubos, para que no momento em que aparecer uma turvação, pare-se o cronômetro, a fim de impedir que o tubo ficasse machado. Esse breve, enunciado acima de como prosseguir nesta operação, foi feito com todos os demais tubos de ensaios.

Após de anotar o tempo na tabela de cada reação, calculou-se as suas velocidades, esboçando o gráfico no papel milimetrado da temperatura expressa em (°C) versus velocidade dada em mol/s, observando a curva a ser formada.

  1. RESULTADOS

Podemos com essa prática verificar que a velocidade varia com a temperatura conforme a ser visto no experimento. No processo de preparação das soluções, foi calculada a quantidade de massa necessária de tiossulfato de sódio e ácido sulfúrico.

Já preparadas às soluções foi feita à prática experimental. Ao encher as buretas com os reagentes: ácido sulfúrico e tiossulfato de sódio percebe-se, que houve formação de bolhas de ar, tendo assim de realizar o processo de abrir a torneira da bureta, deixando correr a solução até eliminar qualquer bolha de ar: a sua presença, durante a procedimento pode provocar um erro de leitura no volume. Nos quatros tubos de ensaio foi adicionado 4 mL de da solução 0,05 M de H2SO4.

Ao colocar o conteúdo do tubo 1 com o tubo 1 A, sob a montagem feita com o bico de bunsen, verificou que a temperatura, para que a reação acontecesse foi de 22,5 °C.Já no tubo 2 com o conteúdo do tubo de 2ª constatou-se uma temperatura de 32,5 °C.Para os demais tubos, é possível averiguar na tabela abaixo.

Tabela 1.

Tubos

Δn =n° de mols de Na2S2O3

VM= 0,004 x 0,005

Temperatura

Tempo da reação em segundos

1 e 1A

2 x10-4

22,5 ° C

251 s

2 e 2A

2 x10-4

32,5 °C

174 s

3 e 3ª

2 x10-4

42,5 °C

76 s

4 e 4A

2 x10-4

52,5 °C

36 s

Após serem feita esse procedimento, foi jogado fora os conteúdos, a fim de evitar que os tubos ficassem manchados.

Haja vista que, nos tubos 3 e 4, o tempo necessário para que acontece-se a reação foram os menores, respectivamente 76 e 36 segundos. Da qual estes últimos tubos, foram adicionados água fria no béquer de 500 mL e agitou-se, para que resfriasse aos poucos para aproximadamente 10° C.

  1. DISCUSSÕES

A partir dos resultados obtidos fica comprovado que o aumento da temperatura dos reagentes promove o aumento do número da energia cinética média das moléculas em um sistema e consequentemente o número de colisões efetivas entre elas.

Verifica-se também que, quanto maior a temperatura, maior será a velocidade da reação, para reações endotérmicas.A influência da temperatura na velocidade de uma transformação química pode ser analisada observando o comportamento das moléculas reagentes. Aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas, ou seja, aumentar a velocidade das moléculas. Nomomento em que adicionou o ácido sulfúrico ao tiossulfato de sódio, deu origem aos sequintes produtos conforme mostra a reação abaixo:

Na2S2O4 + H2SO4 NA2SO4 + H2O + SO2 + S

Pode-se verificar que nesta reação forma enxofre (S), sendo insolúvel na água, fator este que foi responsável por provocar a turvação, que permite ser observada e medida seu tempo de duração na reação.

As partículas contidas nas soluções estão em constante movimento. Por isso, essas partículas dispõem de uma energia cinética (E), que depende da massa (m) e de sua velocidade (V).E no momento que aquecermos a solução, estamos fornecendo energia as partículas que a constituem. Que expressando matematicamente tem-se:

Com a velocidade maior, o tempo que as moléculas reagentes levam para encontrar e reagir diminui. Desse modo aumenta a velocidade da reação.

  1. CONCLUSÃO

Conforme os resultados e discussões obtidas na prática experimental: A Influência da Temperatura na Velocidade das Reações. Conclui-se que a velocidade (V) de uma reação deve ser entendida com o aumento ou decréscimo da mudança de temperatura.

Logo se pode concluir que um aumento na temperatura provoca um aumento na energia cinética média das moléculas e, com isso, um aumento no número de colisões, o que irá acarretar aumento da velocidade da reação. Em um sistema, nem todas as moléculas apresentam a mesma energia cinética e somente uma fração delas.

A partir desse fato, podemos chegar a uma situação de que primeiro, a temperatura é uma medida do grau de agitação molecular. Se você aumenta a temperatura aumenta-se a agitação molecular, aumentando o número de colisões entre os reagentes, o que propiciará o aumento da probabilidade de ser ter uma colisão geometricamente favorável.

A diminuição da temperatura é válida no sentido de diminuir a agitação molecular. Segundo: aumentando-se a agitação molecular aumenta-se a velocidade média o que propicia um maior número de moléculas com energia superior a energia de ativação.

Para um choque ser efetivo é necessário que haja uma "geometria de colisão" e que as moléculas ao colidirem tenham energia suficiente para formar um complexo ativado, ou seja, é o estado intermediário onde as ligações iniciais se enfraquecem e as novas ligações começam a se formar, sua existência é curta, sua energia é evidentemente maior que a dos reagentes, é o estado de energia que exprime o momento da colisão.

REFERÊNCIAS

ATKINS, P.W. Físico-Química, Vol. 3, LTC - Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, 1999.

BRADY, James E. & HUMISTON, Geraldo, E. 2° ed. Vol. 2, LTC - Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, 1992.

MOORE, W.J. Físico-Química, Trad. 4°. ed. Edgard Blücher, São Paulo, 1976.

NETZ, P. A. Fundamentos de físico-química: uma abordagem conceitual para as ciências farmacêuticas. Porto Alegre: ARTMED, 2002.

RUSSELL, JOHN B. Química Geral 2°ed. Ed. Makron Books, São Paulo, 1994.

ANEXO

QUESTIONÁRIO

  1. Qual a conclusão geral que se pode tirar desta aula?

Que o aumento da temperatura dos reagentes promove o aumento do número da energia cinética média das moléculas em um sistema e consequentemente aumenta a velocidade de reações.

  1. Que substância permitiu o tempo de reação?

A substância que permitiu a medição do tempo foi o enxofre (S), pois ele provoca a turvação no tubo de ensaio significando que ocorreu a reação.

  1. Escreva a reação química envolvida neste experimento.

Na2S2O3 + H2SO4 NA2SO4 + H2O + SO2 + S

  1. Por que um aumento na temperatura provoca um aumento na velocidade das reações?

Que um aumento na temperatura provoca um aumento na energia cinética média das moléculas e, com isso, um aumento no número de colisões efetivas entre elas, o que irá acarretar aumento da velocidade da reação.

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