Exp. 12: Cinética Química I – Efeito das Concentrações dos Reagentes

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Exp. 12: Cinética Química I – Efeito das Concentrações dos Reagentes


Lab.: 09
Professor: Lincoln Goncalves Couto
Data: 19/09/2013
Nome:
Fernando Longuini da Silva
R.A.: 10.00632-0
Nome:
Gabriela Tollotti
R.A.: 12.01291-2
Nome:
Kaue Chohfi
R.A.: 12.02832-0

Apresentação dos Dados e Resultados

Tubo 01
Tubo 02
[KIO3]Corrigido .10-3 (g/L)
Tempo (s)
Volume KIO3 (mL)
Volume H2O (mL)
Volume NaHSO3 (mL)


10,0
0,0
10,0
9,35
31,21
9,0
1,0
10,0
8,41
38,41
8,0
2,0
10,0
7,48
46,31
7,0
3,0
10,0
6,54
54,35
6,0
4,0
10,0
5,61
61,40
5,0
5,0
10,0
4,67
68,47
4,0
6,0
10,0
3,74
92,19
3,0
7,0
10,0
2,81
149,56
Tabela 01 – Dados coletados experimentalmente

Para fazer o gráfico de KIO3 x Tempo é preciso fazer a correção do KIO3, para isso utiliza-se a fórmula:

m1V1 = m2V2 m2=m1V1 V2
Onde,
m1=mmKIO3 . KIO3=4 gL214 gmol=0,0187 Lmol
V1=Volume Incial de KIO3
m2=KIO3corrigido
V2=Volume final (20mL)

Volume KIO3 (mL)
[KIO3]Corrigido .10-3 (g/L)
10,0
9,35
9,0
8,41
8,0
7,48
7,0
6,54
6,0
5,61
5,0
4,67
4,0
3,74
3,0
2,81
Tabela 02: Concentração do KIO3 corrigido

P2P2P1P1
P2
P2
P1
P1
Colocando os valores em um gráfico no Excel é possível determinar a curva de tendência que mais se aproxima do fenômeno, representada por: y = 0,1671x-0,826, agora para calcular o valor da velocidade média foram escolhidos dois pontos no gráficos (representados pela cor laranja) e utilizando a formula abaixo obtém-se a velocidade média da reação.

Vm= - [KIO3] t
Portanto:
Vm=- 3,20.10-3-8,00.10-3 120-40,0= 6,00.10-5molL.s

Para determinar a velocidade média graficamente nos dois pontos escolhidos foram traçadas duas retas tangentes nos dois pontos (em verde) e calculado o seu coeficiente angular, resultando em:

P1=0,0092-0,00655-35=1,60.10-4 mol/s

P2=0,004-0,0024155-90=2,46 .10-5 mol/s

O valor obtido na velocidade média representa um valor geral da reação, porém analisando as velocidades instantâneas pode-se tirar conclusões mais precisas. Como previsto a velocidade do ponto P1 é muito maior do que a velocidade do ponto P2 (15,38% maior), uma vez que, a concentração do KIO3 é maior o que facilita as "colisões" para a reação.
Deve-se deixar a temperatura fixa, pois ela influenciaria na velocidade da reação, à medida que a temperatura aumenta as moléculas se movimentam com mais velocidade fazendo com que ocorram mais "colisões", formando mais produto assim pode-se considerar que a temperatura é um outro fator que interfere na velocidade de uma reação química.
Como é preciso determinar a velocidade para o KIO3 não podemos modificar as quantidades dos demais reagentes, pois ficaria impossível saber qual a influência de cada uma na reação, sendo assim com os demais reagentes fixados é fácil perceber que o único fator que está afetando a reação é a concentração do KIO3.
Considerando-se que a velocidade da reação seja proporcional ao inverso do tempo (1/t), em segundos, e que log v = log k' + α.log [KIO3] foi montado mais uma tabela

Tempo (s)
1/t
log[KIO3]
[KIO3]Corrigido .10-3 (g/L)
31,21
0,0320
-2,02938
9,35
38,41
0,0260
-2,07514
8,41
46,31
0,0216
-2,12629
7,48
54,35
0,0184
-2,18429
6,54
61,40
0,0163
-2,25123
5,61
68,47
0,0146
-2,33041
4,67
92,19
0,0108
-2,42732
3,74
149,56
0,0067
-2,55226
2,81
Tabela 03: Concentração do KIO3 corrigido

Colocando os pontos no Excel e criando uma linha de tendência que melhor representa esses pontos, chegou no seguinte resultado:


Sabemos que:

v = k' . [KIO3]α

Aplicando Log nos dois lados da equações obtemos:

Log (v) = log (k') + α .log ([KIO3])

Portanto para determinar a ordem de reação basta calcular o coeficiente angular da reta, para isso foi traçado um triangulo (em verde) no gráfico para ler os valores, obtendo os seguintes resultados:
α= y x=0,012-0,006-2,39+2,53=0,0428

Pelo Excel foi possível obter a equação dessa reta, chegando em um coeficiente angular de 0,0435, representando um erro de 1,47%, uma vez que os valores lidos no gráfico são aproximados.

Questões

1- É correto dizer que o iodo (I2) se forma somente no final da reação? Explique.
Não é correto afirmar que o iodo só se forma no final da reação, pois verificando as equações é possível observar que já existe iodo na segunda etapa (etapa rápida), porém ao se esgotar o íon hidrogenossulfito, não ocorre a 3ª etapa, o ocorrendo o acumulo de iodo.
2- Qual a função do amido nessa experiência e por que ele não atua desde o início da reação?
Nesta experiência o amido é usado como indicador. O amido "espera" que haja um acúmulo de l2 para poder reagir, não atuando assim desde o início.
3- Seria possível a determinação da ordem reação (β) em relação ao íon H+ e a ordem (ϒ) em relação ao íon HSO3-? Como podemos fazer isso experimentalmente?
Sim. Podemos determinar a ordem da reação (β) fixando a ordem de reação do HSO3- e a ordem (ϒ) fixando o I-
4- O que deve ocorrer com a velocidade quando a ordem de reação em relação a um determinado reagente for igual a zero?
A velocidade dependerá apenas da concentração dos outros reagentes presentes.
Temos que V=k[B]x, pois V=k[A]0[B]x e [A]=1
5- O que deve ocorrer com a velocidade quando a ordem de reação em relação a um determinado reagente for igual a -2?

Fixando a concentração de B a velocidade é inversamente proporcional ao quadrado da concentração de A, pois
v=k . [A]-2.[B]x
v=k . [B]x[A]2

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EFB501 – Química
Consumo do KIO3 ao longo do tempo

y = 0,1671x-0,826
R² = 0,9806

Tempo (s)


[KIO3] g/L



Linearização para determinação da ordem de reação


log [KIO3]corrigido


1/t