8/19/2019 Influência da concentração na cinética de reações

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA, QUÍMICA E BIOLOGIA 

EEXXPPEERRIIÊÊNNCCIIAASS DDEE FFÍÍSSIICCOO--QQUUÍÍMMIICCAA (CINÉTICA QUÍMICA)

EXP 1: Determinação de Ordem de Reação eConstante de Velocidade  

OBJETIVOS 

Este experimento tem por objetivo principal o estudo da ordem de uma

reação bimolecular, por meio da técnica fotocolorimétrica.

INTRODUÇÃO

Corantes, como cristal violeta, verde de malaquita e fenolftaleína, são

compostos orgânicos que reagem lentamente com o íon hidroxila, originando

produtos desprovidos de coloração. Dessa forma, à medida que a reação

transcorre, a intensidade de cor diminui, grandeza que é medida com o

auxílio de um espectrofotômetro ou fotocolorímetro. 

A fenolftaleína é um dos mais comuns indicadores ácido-base usados

para determinar o ponto final de titulações ácido-base. Este composto

também é utilizado como ingrediente ativo de alguns laxativos. Em pH igual

a 8 ou menor, a estrutura da fenolftaleína pode ser representada por H2P. Na

faixa de pH entre 8 a 10, íons H+ são rapidamente retirados do H2P por OH-,

gerando a cor rosa característica do íon P 2-:

H2P(aq) + OH-(aq) → P 2-(aq) + 2 H2O(l) Sem Cor Rosa

Em valores de pH superiores ou igual a 10, a cor rosa do íon P 2- 

desaparece lentamente devido à reação com OH-, promovendo a formação dePOH 3-:

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P 2-(aq) + OH-(aq) → POH 3-(aq) Rosa Sem Cor

Dessa forma, a velocidade da reação pode ser escrita da seguinte

forma:

V = k2[P 2-]m[OH-]n 

onde k1 = k2[OH-]n.

Nesse experimento, a quantidade de P 2- na solução será determinada

por medidas de absorbância através da incidência de um feixe de luz com

um comprimento de onda igual a 550 nm. A quantidade de luz absorvida

pela solução pode ser medida por um espectrofotômetro ou por um

fotocolorímetro. Como a concentração de P 2-  é diretamente proporcional à

absorbância da solução, a velocidade da reação pode ser escrita como:

V = k2[Absorbância]m[OH-]n 

Assim, pode-se determinar a ordem da reação em relação à fenolftaleína.

Através de medidas de velocidade da reação a diferentes concentrações de

NaOH pode-se determinar a ordem em relação à OH-  pela análise da

constante k2.

Se n = 0, k1 será igual a k2 para todas as concentrações de NaOH. Se

n = 1, k2  será igual a k1  dividido por [OH-] e a relação k1/[OH-] será

constante para todas as concentrações de NaOH. No entanto, se n = 2, então

k2  será igual a k1  dividido por [OH-]2  e a relação k1/[OH-]2  será constante

para todas as concentrações de NaOH.

MATERIAL NECESSÁRIO

  espectrofotômetro (550 nm)

  cronômetro

  2 pipetas volumétricas de 10 mL  

  pipeta volumétrica de 20 mL  

  cubeta de vidro com tampa

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  4 balões de 50 mL

  2 pipetas de pasteur

  4 béqueres de 50 mL

  solução de NaOH a 0,30 mol. L -1 

 

solução de NaOH a 0,10 mol. L -1 

  solução de NaOH a 0,05 mol. L -1 

  solução de fenolftaleína 

  solução de NaCl a 0,30 mol. L -1 

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1.  Preencher a cubeta com solução de NaOH a 0,30 mol/L e adicionar

2 (duas) gotas de solução de fenolftaleína. Tampar a cubeta e inverter para

misturar a solução. Secar e colocar a cubeta no espectrofotômetro. As

leituras de absorbância em função do tempo devem iniciar quando o valor de

absorbância for igual a 0,6. Se o valor de absorbância for menor que 0,6,

remova a cubeta, adicione mais uma gota de fenolftaleína e misture

novamente a solução. Recoloque a cubeta no espectrofotômetro e espere o

valor de absorbância diminuir até 0,6. Iniciar as anotações das leituras de

absorbância em função do tempo quando a absorbância for igual a 0,6. Este

será o tempo zero (t0). Anotar o valor da absorbância a cada 30 segundos

(0,5 minutos) após seu valor inicial até completar um total de 3 minutos.

OBS: Antes de iniciar as medidas no espectrofotômetro fazer a calibração do

equipamento utilizando uma cubeta com água destilada.

2. Adicione, em um béquer pequeno, 20 mL de NaOH a 0,30 mol/L e 10 mL

de NaCl a 0,30 mol/L. Repetir o procedimento descrito no item 1 com a

solução preparada neste item. Anotar o valor de absorbância a cada 1

minuto após seu valor inicial até completar um total de 6 minutos.

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3. Adicione, em um béquer pequeno, 10 mL de NaOH a 0,10 mol/L e 10 mL

de NaCl a 0,30 mol/L. Repetir o procedimento descrito no item 1 com a

solução preparada neste item. Anotar o valor de absorbância a cada 2

minutos após seu valor inicial até completar um total de 10 minutos.

4. Adicione, em um béquer pequeno, 10 mL de NaOH a 0,05 mol/L e 10 mL

de NaCl a 0,30 mol/L. Repetir o procedimento descrito no item 1 com a

solução preparada neste item. Anotar o valor de absorbância a cada 2

minutos após seu valor inicial até completar um total de 10 minutos.

RESULTADOS

1.  Determinar a ordem de reação com relação à concentração de

fenolftaleína, a partir dos gráficos, utilizando os valores de absorbância.

2.  Determinar a ordem de reação com relação à concentração de OH-.

3.  Calcular os valores das constantes de velocidade para as diferentes

concentrações de base.

4.  Faça uma breve discussão sobre a importância da utilização de NaCl.

Referências

1.  RANGEL, R.N. Cinética Química. In: Práticas de Físico-Química. 3ª ed. EDGARDBLÜCHER: São Paulo, cap. 4, p. 128-130, 2006.

2. ATKINS, P.; PAULA, J. Físico química. 7. ed. Tradução: Edílson Clementeda Silva. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2002, v. 3.