cinetica quimica - Iodometrica

cinetica quimica - Iodometrica

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA - IF

CURSO DE LICENCIATURA PLENA EM QUÍMICA

DISCIPLINA: TÓPICOS DE FÍSICO – QUÍMICA

PROFESSORA: DÉBORA S. C. DOS ANJOS.

RELATÓRIO DE EXPERIMENTO 02

CINÉTICA QUÍMICA - IODOMETRIA

PETROLINA – PE

ABRIL. 2010

1. APRESENTAÇÃO

Este relatório descreve as atividades desenvolvidas pelos alunos Fernando Antônio, Rafaela Candido e Tairine Medrado, alunos do curso de Licenciatura Plena em Química, no âmbito da parte experimental da disciplina Tópicos de Físico - Química, durante o 1o semestre/2010.

Serão descritos os objetivos, a parte experimental, os resultados, os cálculos, a discussão e as conclusões referentes ao experimento intitulado Cinética Química - Iodometria.

Petrolina, 27 de abril de 2010.

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Fernando Antônio Gomes S. Júnior

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Rafaela Alves Candido.

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Tairine Maria Medrado Santos.

2. INTRODUÇÃO TEÓRICA

A Cinética é a parte da química que estuda as velocidades das reações onde, com o aumento da temperatura se aumenta a velocidade.

Há vários fatores que afetam as velocidades das reações. Segundo Brown- Química: a Ciência Central existem quatro fatores que permitem a variação das velocidades nas quais reações específicas acontecem.

  1. O estado físico dos reagentes: Os reagentes devem entrar em contato para que reajam. Quanto maior a superfície de contato, maior será a velocidade da reação.

  2. A concentração dos reagentes: A maioria das reações químicas prossegue mais rapidamente se a concentração de um ou mais dos reagentes é aumentada.

  3. A temperatura na qual a reação ocorre: as velocidades das reações químicas aumentam conforme a temperatura aumenta.

  4. A presença de um catalisador: os catalisadores são reagentes que aumentam as velocidades das reações sem serem usados.

As velocidades de uma reação química – sua taxa de reação- é a variação na concentração dos reagentes ou produtos por unidade de tempo. Portanto, as unidades para a velocidade de reação são geralmente concentração em quantidades de matéria por segundo.

Velocidade da reação = 

As velocidades das reações podem ocorrer em escalas de tempo muito amplas. Por exemplo, uma explosão pode ocorrer em menos de um segundo, a corrosão pode levar anos, a erosão de uma rocha pode ocorrer em milhares ou milhões de anos.

Peter Atkins – princípios de Química, afirma que a velocidade média de uma reação é a variação da concentração de uma espécie dividida pelo tempo que leva para que a mudança ocorra.

Para determinar a velocidade da reação em um determinado instante no decurso de uma reação é obter a tangente no ponto correspondente do gráfico de concentração versus tempo.

A inclinação da tangente é chamada de velocidade instantânea da reação da reação.

Também é possível, então definir velocidade instantânea como sendo a razão:

Velocidade de desaparecimento de R = 

Uma equação que mostra como a velocidade depende das concentrações dos reagentes é chamada uma lei de velocidade. Para uma equação geral:

aA + bB → cC +dD

A lei de velocidade geralmente tem forma,

Velocidade = K[A]m. [B]n

A constante K na lei de velocidade é chamada constate de velocidade. Os expoentes m e n são normalmente números inteiros pequenos.

As leis de velocidade para determinar a maioria das reações têm a forma geral:

Velocidade = K[reagente 1]m. [reagente 2]n...

Os expoentes m e n em uma lei de velocidade são chamados ordens de reação.

Uma das leis de velocidades integradas mais simples é a de primeira ordem. Brown – Química: a Ciência Central, afirma que uma reação de primeira ordem é aquela cuja velocidade depende da concentração de um único reagente elevado à primeira potência. Para uma reação do tipo A→ produtos, a lei de velocidade deve ser de primeira ordem:

Velocidade =  = K[A]

Usando uma operação de cálculo chamada integração, essa relação pode ser transformada em um equação que relaciona a concentração A no início da reação, [A]0, à sua concentração a qualquer outro momento t, [A]t:

ln[A]r – ln[A]0 = -Kt ou ln  = -Kt

a função ‘ln’ é o logaritmo natural. A equação acima pode também ser arranjada e escrita como segue:

ln[A]t = -Kt + ln[A]0

O conceito de reação de segunda ordem, também é mostrado por Brown, é aquela cuja velocidade depende da concentração do reagente elevado a segunda potência ao da concentração de dois reagentes diferentes, cada um elevando à primeira potência. Por razão simples considera-se do tipo A → produtos que são de segunda ordem em apenas um reagente, A:

Velocidade =  = K[A]2

Com o uso do cálculo, essa lei de velocidade pode ser usada para derivar a seguinte equação:

Energia de ativação:

É a energia mínima necessária para que os reagentes possam se transformar em produtos. Quanto maior a energia de ativação, menor será a velocidade da reação.Ao atingir a energia de ativação, é formado o complexo ativado. O complexo ativado possui entalpia maior que a dos reagentes e dos produtos, sendo bastante instável; com isso, o complexo é desfeito e dá origem aos produtos da reação. Observe o gráfico:Onde:

· C.A.= Complexo ativado.

· Eat. = Energia de ativação.

· Hr. = Entalpia dos reagentes.

· Hp. = Entalpia dos produtos.

· DH = Variação de entalpia.

Determinação da Energia de Ativação de uma Reação

A velocidade de uma reação depende da temperatura em que ela ocorre. À medida que a temperatura aumenta, as moléculas movem-se mais rápido e, portanto colidem mais freqüentemente. As moléculas também transportam mais energia cinética. Assim, a proporção de colisões que podem superar a energia de ativação da reação aumenta com a temperatura.

A única maneira de explicar a relação entre temperatura e a velocidade de uma reação é supor que a constante de velocidade depende da temperatura em que a reação ocorre. In 1889, Svante Arrhenius mostrou que a relação entre a temperatura e a constante de velocidade de uma reação obedece a seguinte equação.

Nesta equação, k é a constante de velocidade da reação, Z é uma constante de proporcionalidade que varia de uma reação para a outra, Ea é a energia de ativação da reação, R é a constante de gás ideal em Joules por mol Kelvin, e T é a temperatura em Kelvin.

A equação de Arrhenius pode ser usada para determinar a energia de ativação de uma reação. Começamos tomando o logaritmo natural de ambos os lados da equação.

Então rearranjamos esta equação para ajustá-la à equação de uma linha reta.

y = mx + b

De acordo com esta equação, um gráfico do ln k versus 1/T deve produzir uma linha reta com uma inclinação de - Ea/R, conforme ilustra a figura abaixo.

3. OBJETIVOS

Determinar os parâmetros cinéticos da reação entre o Persulfato de potássio e o iodeto de potássio em diferentes temperaturas.

    1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

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