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Rel-5 - cinética química, Notas de estudo de Química

Nesta prática foram realizados procedimentos experimentais para estudar o efeito da temperatura na cinética química. Aprender a determinar k2019, a energia de ativação e as constantes de velocidade, bem como as ordens da reação para o HCL, Azul de Metileno e o Ácido Ascórbico

Tipologia: Notas de estudo

2010

Compartilhado em 24/08/2010

diego-eduardo-seckler-5
diego-eduardo-seckler-5 🇧🇷

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Baixe Rel-5 - cinética química e outras Notas de estudo em PDF para Química, somente na Docsity! UC: Química das Transformações Turma: Experimento no Data da realização do experimento: Responsáveis: e Resumo Nesta prática foram realizados procedimentos experimentais para estudar o efeito da temperatura na cinética química. Aprender a determinar k’, a energia de ativação e as constantes de velocidade, bem como as ordens da reação para o HCL, Azul de Metileno e o Ácido Ascórbico. Resultados e Discussão Adicionou-se, em 5 béqueres, os seguintes volumes das soluções- estoque de Azul de Metileno (AM), HCl e água destilada e verificou-se o tempo da reação a temperatura de 40°C. Tabela 1. Volumes de soluções-estoque de AM, HCL, AA e Água a 40°C. Béquer VH2O/mL VHCl/mL VAM/mL VAA/mL 1 7 4 3 1 2 6 4 3 2 3 5 4 3 3 4 4 4 3 4 5 3 4 3 5 Adicionou-se 1 mL de ácido ascórbico (AA), com a proveta de 10 (±0,05) mL, ao béquer 1 e simultaneamente acionou-se o cronômetro, agitando a mistura com o bastão de vidro. O mesmo procedimento foi realizado para todos os outros ensaios. O cronômetro foi parado quando se observou o total descoramento da solução azul e anotado o tempo em segundos, expressos na tabela 2. Tabela 2. Tempo de reação das soluções-estoque de AM, HCL, AA e Água a 40°C. Béquer VH2O/mL VHCl/mL VAM/mL VAA/mL T/s 1 7 4 3 1 20,94 2 6 4 3 2 16,34 3 5 4 3 3 13,03 4 4 4 3 4 9,25 5 3 4 3 5 6,04 Este experimento foi realizado à temperatura ambiente 22°C (±0,5) (anotar o valor desta temperatura) e às temperaturas de cerca de 11oC (±0,5) com o uso do banho de gelo e 40oC com o uso do banho Maria. Os dados nas temperaturas acima estão expressos nas tabelas 3 e 4, respectivamente. 4 4 4 3 4 9,25 0,040 -3,219 -2,225 5 3 4 3 5 6,04 0,050 -2,996 -1,798 Tabela 8. Resultados obtidos na 1ª parte experimental da reação das soluções- estoque de AM, HCL, AA e Água a 22°C. Béquer VH2O/mL VHCl/mL VAM/mL VAA/mL T/s [AA] final mol/L ln[AA] ln 1/T 1 7 4 3 1 54,07 0,010 -4,605 -3,990 2 6 4 3 2 37,31 0,020 -3,912 -3,619 3 5 4 3 3 23,2 0,030 -3,507 -3,144 4 4 4 3 4 22,09 0,040 -3,219 -3,095 5 3 4 3 5 18,77 0,050 -2,996 -2,932 Tabela 9. Resultados obtidos na 1ª parte experimental da reação das soluções-estoque de AM, HCL, AA e Água a 0°C. Béquer VH2O/mL VHCl/mL VAM/mL VAA/mL T/s [AA] final mol/L ln[AA] ln 1/T 1 7 4 3 1 471 0,010 -4,605 -6,155 2 6 4 3 2 195 0,020 -3,912 -5,273 3 5 4 3 3 122 0,030 -3,507 -4,804 4 4 4 3 4 110 0,040 -3,219 -4,700 5 3 4 3 5 58 0,050 -2,996 -4,060 FIGURA 1 – ln 1/T x ln[AA] a temperatura de 40º C. FIGURA 2 – ln 1/T x ln[AA] a temperatura de 22º C. FIGURA 3 – ln 1/T x ln[AA] a temperatura de 0º C. PAGE 3 Neste caso, como o coeficiente angular é 1,302, ou seja, está mais próximo de 1, a reação é de primeira ordem para o ácido ascórbico. Nos três ensaios com diferentes temperaturas, as concentrações do HCl e do AA foram mantidas constantes. Então a lei de velocidade para essa etapa é: Como k’ e y são obtidos a partir do gráfico ln (1/tf) x ln [AA], temos que ln k’ é o ponto de intercepto do gráfico, ou seja igual a e y=b é o coeficiente angular da reta que corresponde à ordem de reação em relação ao ácido ascórbico. Pode-se assim, determinar os K’ para as três temperaturas: ln k’ = 0,1392 para a temperatura de 40ºC, então k’ = 1,5. Para 22ºC, ln k’ = - 0,8839 , k’ = 0,41 e para 0ºC, ln K’ = - 0,6033, k’ = 0,54 Apesar dos valores de y já determinados de acordo com a equação (1), para determinar a ordem da reação, precisamos determinar ainda do valor de x com relação à concentração de azul de metileno. As concentrações foram obtidas a partir da equação (2) e são expressas na tabela 10. Tabela 10. Resultados Experimentais obtidos na parte II. Béque r VH2O/mL VHCl/mL VAM/mL VAA/mL T/s [AM]final mol/L ln[AM] ln 1/T 1 7 4 1 3 26,0 5 6,70E-06 -11,9134 -3,2600 2 6 4 2 3 34,0 5 1,33E-05 -11,2277 -3,5278 3 5 4 3 3 37,2 1 2,00E-05 -10,8198 -3,6166 4 4 4 4 3 38,5 2,66E-05 -10,5346 -3,6507 5 3 4 5 3 49,2 2 3,33E-05 -10,3091 -3,8963 PAGE 3 De acordo com a lei de velocidade, temos que v=k[AM]x.[AA].[HCL]. Como a Vo= [AM]inicial/tfinal, temos que [AM]inicial/tfinal = k[AM]x.[AA].[HCL] e considerando que k[AA]x[HCL] = k’’ já que são constantes, temos que: 1/tfinal = k’’[AM]x/[AM], ou seja: 1/tfinal = k’’[AM]x-1 Aplicando-se o logaritmo, ln 1/tfinal = ln k’’ + (X-1) ln [AM]. Esta equação é típica indicação de uma reta, onde ln 1/tfinal = y, ln k’’ = b e (X-1) ln [AM] = ax FIGURA 4 – ln 1/T x ln[AM] Segundo a equação da reta y = -0,349x – 7,416. Temos que o coeficiente angular da reta é igual a -0,349. A partir da equação da reta, temos que (X-1) é igual a m. Dessa relação obtêm-se a ordem da reação, como: X-1 = m, logo X-1 = -0,349 F 0E 0 X = -0,349+1 = 0,651. Portanto, a ordem de reação para o Azul de Metileno é = 0,651. Para se determinar k’’, temos que ln k’’ é o intercepto da reta y = -0,349x – 7,416, logo: ln k’’ = -7,416, obtemos então que k’’ = e-7,416, k’’ = 6,01 x 10-4. Como obtemos as ordens das reações em relação ao AA e ao AM. Vamos considerar que a ordem de reação em relação ao HCL é = 1. Sabendo-se que a concentração inicial do HCL é = 2,25 mol/ L e o volume do HCL é 4 mL, obtemos que: 2,25 mol/ L x 0,004L/ 0,015 L = [HCL]o F 0 E 0 = 0,6 mol/ L. Para o cálculo da constante, usaremos as medidas da Etapa II, ensaio 1. Tabela 11. Dados do ensaio 1, parte II. Béque r VH2O/mL VHCl/mL VAM/mL VAA/mL T/s [AM] mol/L 1 7 4 1 3 26,05 6,70E-06 PAGE 3
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