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.
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