Fatores que afetam a velocidade de uma reação

Fatores que afetam a velocidade de uma reação

Fundação Universidade Federal do Vale do São Francisco

Colegiado de Engenharia Agrícola e Ambiental

Experimento nº 9

Fatores que afetam a velocidade de uma reação

Thiago Silva Maia

Química Geral Prática

Turma AB

Docente: Fernanda Anjos

Juazeiro – Bahia

2009

Fatores que afetam a velocidade de uma reação

1 – Introdução

O conhecimento e o estudo da velocidade das reações químicas estão relacionados com a indústria, bem como com o nosso cotidiano. Algumas reações químicas são extremamente rápidas a exemplo da combustão hidrogênio, usado como combustível de foguetes o u a explosão da dinamite em frações de segundo ou, ainda, a reação química praticamente instantânea que produz os gases que inflam os airbags dos carros durante uma colisão. Existem outras reações, todavia, que demoram meses e até anos para se processarem, como é o caso, por exemplo, da fermentação do suco de uva usado na produção do vinho (que pode demorar meses para se processar) ou a formação do petróleo por milhões de anos.

A velocidade da reação também pode receber o nome de taxa de reação. A taxa de reação está relacionada com as concentrações dos reagentes, o estado particular dos reagentes (estado físico, estado nascente dos gases, estado cristalino ou amorfo dos sólidos, do fato dos reagentes estarem ou não em solução e neste caso a natureza do solvente irá influir na velocidade da reação), a temperatura, a eletricidade, a luz, a pressão, a presença de catalisadores e dos produtos de reação.

Muitas vezes quando se deseja acelerar uma reação são empregadas substâncias denominadas catalisadores, que conseguem acelerar as reações, fazendo com que as moléculas reagentes formem novas substâncias com maior facilidade. Um exemplo de catalisadores são os conversores catalíticos dos automóveis que fazem parte do sistema de escapamento dos veículos. Eles têm por objetivo acelerar a conversão de gases poluentes que sairiam pelo escape a substâncias menos tóxicas.

Os fatores que influenciam na velocidade de uma reação são: a temperatura, a superfície de contato, a concentração de reagentes, presença de catalisador e a pressão.

O objetivo desse experimento é analisar os fatores que interferem diretamente na velocidade das reações.

2 – Experimental

2.1 - Materiais e equipamentos

  • Comprimido efervescente

  • Água gelada

  • Béquer

  • Lâmina de corte

  • Almofariz com pistilo

  • Solução de N2S2O3 0,25M

  • Solução de HCl 6M

  • Cronômetro

  • Pipetas

  • Tubos de ensaio

  • MnO2

  • H2O2 10 volumes

  • Vidro de relógio

  • SiO2

  • 2.2 – Procedimento

  1. Efeito da temperatura

  • Foi colocado 50 mL de água da torneira em um béquer, 50 mL de água gelada em outro béquer e 50 mL de água quente em um terceiro béquer. Um comprimido efervescente foi cortado em 4 partes iguais e utilizado 3 pedaços, colocando um em cada béquer. Foi cronometrado o tempo da reação em cada um dos béqueres.

  1. Efeito da superfície de contato

  • Foi colocado 50 mL de água da torneira em cada um dos 2 béqueres. Um comprimido foi cortado em 4 partes iguais e apenas duas foram utilizadas. Uma foi colocada inteira em um dos béqueres e o outro foi macerado e colocado no outro béquer. Foi cronometrado o tempo das reações em cada béquer.

  1. Efeito da concentração

  • Foram numerados 8 tubos de ensaio e nos mesmos foram colocados as soluções de NaS2O3 e água destilada indicados na tabela apresentada no tópico 3 [resultados e discussões]. Depois foi adicionado 2 mL de HCL 6M em cada tudo de ensaio, um de cada vez, observando a reação até aparecer a marca anteriormente vista por trás do tubo. O tempo de reação foi cronometrado em cada um dos tubos.

  1. Ação de catalisadores

  • Foi colocado em um vidro de relógio o MnO2 e em outro vidro o SiO2. Adicionaram-se gotas de H2O2 em cima das substâncias citadas e observadas as reações ocorridas.

  • 3 – Resultados e discussões

  • No primeiro procedimento, efeito da temperatura, a água à temperatura ambiente estava com 28ºC, a gelada estava com 10ºC e a quente estava a 40ºC. 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. O cientista Van't Hoff enunciou a lei de que a cada 10ºC elevados na temperatura de uma reação, a velocidade da mesma duplica. Muitas reações obedecem esta regra, no entanto, quando os reagentes são gases, a velocidade pode até triplicar. Dessa forma, o comprimido efervescente se dissolveu mais rapidamente na água com maior temperatura.

  • Tabela 1 – Relação entre estado físico da água e o tempo de reação

    • Água

    • Tempo

    • Ambiente

    • 1min 38s

    • Gelada

    • 2min 14s

    • Quente

    • 1min 11s

  • Já no segundo procedimento (que foi apresentado com um reagente sólido) podemos observar que a reação de decomposição do comprimido efervescente em tamanho ¼ do total é mais lenta do que o comprimido que estava na forma de pó. Quanto maior for a superfície de contato, maior será a velocidade da reação.

  • Tabela 2 – Relação entre a condição física da substância e o tempo de reação

    • Comprimido efervescente

    • Tempo

    • Inteiro

    • 1min 35s

    • Macerado

    • 6s

  • O procedimento três foi utilizado para se obter a concentração do til sulfato de sódio nas soluções apresentadas na tabela 3. Aumentando a concentração dos reagentes, aumentará a velocidade da reação. Podemos dizer que o aumento da concentração dos reagentes tende a aumentar a velocidade da transformação química, ou seja, quanto maior a concentração dos reagentes, maior velocidade da transformação química. A concentração do til sulfato de sódio vai depender diretamente da sua porcentagem perante a quantidade total da solução.

  • Tabela 3 – Concentração do til sulfato de sódio

    • Tubo nº

    • NaS2O3 0,25M (mL)

    • Água destilada (mL)

    • HCl 6M (mL)

    • Tempo

    • Concentração do NaS2O3 0,25M

    • 1

    • 8

    • 0

    • 2

    • 9s

    • 2

    • 7

    • 1

    • 2

    • 10s

    • 3

    • 6

    • 2

    • 2

    • 14s

    • 4

    • 5

    • 3

    • 2

    • 16s

    • 5

    • 4

    • 4

    • 2

    • 19s

    • 6

    • 3

    • 5

    • 2

    • 23s

    • 7

    • 2

    • 6

    • 2

    • 42s

    • 8

    • 1

    • 7

    • 2

    • 2min 5s

  • Para achar a concentração do til sulfato de sódio, é preciso utilizar a seguinte fórmula:

  • A equação de reação para a formação de enxofre no sistema estudado é:

  • 2HCl + NaS2O3  S + SO2 + H2O + 2NaCl

  • O procedimento número quatro é de caráter catalisador. Um catalisador é uma substância que afeta a velocidade de uma reação, mas emerge do processo inalterada. Um catalisador normalmente muda a velocidade de reação, promovendo um caminho molecular diferente (mecanismo) para a reação. Quando adicionou cristais de óxido de magnésio no tubo de ensaio contendo peróxido de hidrogênio, observou-se que a reação se processou de maneira muito veloz, havendo desprendimento de gás. Decomposição do peróxido de hidrogênio sem a presença de um catalisador se efetua espontaneamente, mas a velocidade dessa reação é muito baixa, quando comparada essa reação ocorrendo na presença do catalisador (óxido de manganês) que oferece uma nova rota para essa reação, pois propicia à reação a necessidade de uma menor energia de ativação, então um maior número de moléculas vai ter energia suficiente para se colidirem de forma efetiva, consequentemente a velocidade da reação irá aumentar.

  • MnO2 + H2O2  MnO2 + O2 + 2H2O

  • Óxidos como a sílica (SiO2) são catalisadores muito fracos para reações de oxidação devido à sua fraca interação com o oxigênio, mas a facilidade com que adsorvem água leva a que sejam usados em reações de desidratação. Portanto, não houve reação ao misturar H2O2 com o SiO2.

  • H2O2 + SiO2  não houve reação

  • Observe o gráfico que demonstra uma reação com e sem catalisador:

  • 4 – Conclusão

  • A velocidade das reações vai depender diretamente dos fatores: a temperatura, a superfície de contato, a concentração de reagentes, presença de catalisador e a pressão. A velocidade das reações química pode ocorrer em escalas de tempo muito amplas. Por exemplo, uma explosão pode ocorrer em menos de um segundo, a cocção de um alimento pode levar minutos ou horas, a corrosão pode levar anos, e a erosão de uma rocha pode ocorrer em milhares ou milhões de anos. É possível perceber que a velocidade da reação decresce com o tempo. A velocidade de formação do produto é igual a velocidade de consumo do reagente. A velocidade da reação é igual a variação da concentração dos reagentes / variação do tempo.

  • 5 – Bibliografia

  • Mahan B. e Rollie J., Química – Um curso universitário, 4ª Ed., Edgard Blucher, 1995.

  • Russel, J. B., Química Geral. Makron Books Editora.

  • Maldaner, O. A., Zambiazi, R., Química 2 – Consolidação de conceitos fundamentais. Ijuí, Ed. INIJUÍ, 89-94 (1997).

  • http://pt.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica_qu%C3%ADmica

  • http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm

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