Prática 1 Determinação de Ordem de Reação e Constante de Velocidade

_____________________________________________________________________ Licenciatura em Qumica

1

RELATRIO DE FSICO QUMCA EXPERIMENTAL III

Determinao de Ordem de Reao e Constante de

Velocidade

Cibely da Silva Martin

Danielli dos Santos Baeta

Glenda Gonalves de Souza

Jlio Cesar Rodrigues de Souza Fiorillo

Mauro Ansio da Silva Ribeiro

Prof. Dr. Silvania Lanfredi.

Universidade Estadual Paulista - UNESP

Faculdade de Cincia e Tecnologia - FCT

Licenciatura em Qumica

Presidente Prudente

07/04/2009


1

Sumrio

1 OBJETIVO .................................................................................................. 02

2 INTRODUO ........................................................................................... 02

3 PROCEDIMENTOS ................................................................................... 14

3.1 Materiais e Equipamentos .................................................................... 14

3.2 Preparo das solues ............................................................................. 14

3.3 Medidas de Absorbncia ...................................................................... 15

4 RESULTADOS E DISCUSSO ............................................................... 21

5 CONCLUSO ............................................................................................. 29

6 REFERNCIAS .......................................................................................... 30


2

Determinao de Ordem de Reao e Constante de Velocidade

1. OBJETIVO

O objetivo desse experimento foi determinar a ordem de uma reao bimolecular e sua

respectiva constante de velocidade, atravs da tcnica de fotocolorimtrica.

2. INTRODUO

Corantes

Corantes, como cristal violeta, verde de malaquita e fenolftalena, so compostos

orgnicos que reagem lentamente com o on hidroxila, originando produtos desprovidos de

colorao. Dessa forma, medida que a reao transcorre, a intensidade de cor diminui,

grandeza que medida com o auxlio de um espectrofotmetro ou fotocolormetro.

A fenolftalena, Figura 1, um dos mais comuns indicadores cido-base usados para

determinar o ponto final de titulaes cido-base. Este composto utilizado como ingrediente

ativo de alguns laxativos, muito usado para realizar teste de identificao de sangue,

comumente conhecido como teste de Kastle-Meyer.

Figura 1 Frmula Estrutural da Fenolftalena.


3

Em pH igual a 8 ou menor, a estrutura da fenolftalena pode ser representada por H2P.

Na faixa de pH entre 8 a 10, ons H+

so rapidamente retirados do H2P por OH

-

, gerando a cor

rosa caracterstica do on P2-

, equao 01.

)(2

2

)()()(2 2 laqaqaq OHPOHPH (1)

Incolor Rosa

Em valores de pH superiores ou igual a 10, a cor rosa do on P2

-

desaparece lentamente

devido reao com OH-

, promovendo a formao de POH 3-

, equao 02.

3 )()(2

)( aqaqaq POHOHP (2)

Rosa Incolor

Espectro Eletromagntico

Atualmente denominado espectro eletromagntico faixa de freqncias e respectivos

comprimentos de ondas que caracterizam os diversos tipos de ondas eletromagnticas. Os

raios gama, raios X, ultravioleta, luz ou espectro visvel, infravermelho, microondas e ondas

de rdio, so ondas eletromagnticas que compe o espectro eletromagntico, as quais so

definidas como vibraes de campos magnticos e eltricos, que se propagam no vcuo com a

mesma velocidade. A Figura 2 mostra as divises do espectro eletromagntico.

Figura 2 Diviso do espectro eletromagntico.

Divises do Espectro Eletromagntico

De forma geral, o espectro eletromagntico pode ser dividido em regies caractersticas,

as quais so denominadas de raios csmicos, raios gama, raios X, ultravioleta, visvel,

infravermelho, microondas e rdio freqncia. Onde os raios gamas apresentam o

comprimento mais curto e as ondas de rdio a mais longo, por conseqncia, apresentam a


4

freqncia mais alta e a mais baixa, respectivamente. O que diferencia uma onda

eletromagntica de outra a distribuio da intensidade da radiao eletromagntica com

relao ao seu comprimento de onda, a distncia entre dois picos ou freqncia e o nmero de

ciclos da onda por segundo, dada em Hertz (Hz). A Figura 3 mostra a diviso detalhada do

espectro eletromagntico.

Figura 3 Espectro eletromagntico com suas subdivises.

O comprimento de onda inversamente proporcional a energia (freqncia), ou seja

regies que possuem comprimento de onda garndes so de baixa energia e os de comprimento

de onda pequenos so os mais energticos. Assim os raios gama so os mais energticos e as

ondas de rdio so as menos energticas. Desse modo a regio entre os raios gamas at o

espectro visvel atua nas camadas eletrnica dos tomos (exitao de eltrons), da regio do

infrevermelho at prximo do microondas atua na vibrao molecular, e as regies superiores

a de microondas atua na rotao molecular, como pode ser observado na Figura 4.


5

Figura 4 Regies do especrto eletromagntico e as respectivas interferncias na matria.

Espectro Visvel

Newton foi o primeiro a reconhecer que a luz branca constituda por todas as cores do

espectro visvel. A experincia consistiu na incidncia da luz do Sol (luz branca) em uma das

faces de um prisma de vidro e na face oposta foi possvel observar uma faixa de luz com

diferentes cores.

A Figura 5 mostra a faixa de cores observadas quando a luz branca atravessa um prisma.

Figura 5 Decomposio da luz branca quando atravessa um prisma.


6

O espectro visvel ou ptico a poro do espectro eletromagntico cuja radiao

composta por ftons, os quais podem ser captados pelo olho humano. Essa regio do espectro

extende-se de 10-6

m at 10-7

m (780 nm a 380 nm) com freqncias que variam entre 1014

e

1015

Hz.

O espectro visvel (Figura 6) pode ser subdividido de acordo com a cor, sendo vermelho

para os comprimentos de onda longos e violeta para os comprimentos de onda mais curtos

[10-11], conforme mostra a Tabela 1.

Tabela 1 Subdiviso do espectro visvel.

Cor Comprimento de Onda (nm) Freqncia (1014

Hz)

Violeta 390 455 7,69 6,59

Azul 455 492 6,59 6,10

Verde 492 577 6,10 5,20

Amarelo 577 597 5,20 5,03

Alaranjado 597 622 5,03 4,82

Vermelho 622 780 4,82 3,84

Figura 6 Espectro eletromagntico na regio do visvel.

A percepo visual varia muito de uma espcie animal para a outra. Os cachorros e

gatos, por exemplo, no vem todas as cores, apenas azul e amarelo, mas de maneira geral,

em preto e branco e numa escala de cinzas. Ns humanos vemos numa faixa que vai do

vermelho ao violeta, passando pelo verde, o amarelo e o azul. As cobras vem no

infravermelho e as abelhas no ultravioleta, regio do espectro que o olho humano incapaz de

ver. Mesmo entre os humanos pode haver grandes variaes. Por isto, os limites do espectro


7

tico no esto bem definidos. Pessoas daltnicas costumam ter dificuldades em visualizar

cores contidas em certas faixas do espectro.

Cores complementares

Outro fator importante do espectro so as cores complementares, como mostra a Figura

7. Cada cor do espectro apresenta uma cor complementar, ou seja, para cada cor refletida por

uma soluo ou objeto a uma cor sendo absorvida. Observando a Figura 10 note que as

tonalidades azuis apresentam as tonalidades vermelhas como cores complementares, ou seja,

quando se reflete o azul se absorve o vermelho.

Figura 7 Crculo de cores complementares.

Espectrofotometria

A espectrofotometria baseia-se na absoro da radiao nos comprimentos de onda

entre o ultravioleta e o infravermelho (espectro visvel).

Um espectrofotmetro um aparelho que faz passar um feixe de luz monocromtica

atravs de uma soluo, e mede a quantidade de luz que foi absorvida por essa soluo

(Figura 8).


8

Figura 8 Representao esquemtica de um espectrofotmetro.

Usando um prisma o aparelho separa a luz em feixes com diferentes comprimentos de

onda (tal como acontece no arco-ris com a separao das cores da luz branca). Pode-se assim

fazer passar atravs da amostra um feixe de luz monocromtica (de um nico comprimento de

onda, ou quase). O espectrofotmetro nos permite saber que quantidade de luz absorvida a

cada comprimento de onda.

Espectrofotometria e quantificao

Princpios de absoro da luz:

1. A absoro da luz tanto maior quanto mais concentrada for a soluo por ela

atravessada, como esquematiza a Figura 9.


9

Figura 9 Esquematizao da absoro de luz em funo da concentrao da amostra.

2. A absoro da luz tanto maior quanto maior for distncia percorrida pelo feixe

luminoso atravs das amostras, como mostra a Figura 10.

Figura 10 Relao entre a distncia percorrida pelo feixe luminoso e a luz absorvida por uma soluo. A

soluo da cubeta com 3 cm absorve 3 vezes mais luz que a contida na de 1 cm.

Isso pode ser representado pela Lei de Beer-Lambert, como mostra a equao 3.


10

(3)

A absorbncia diretamente proporcional

concentrao da soluo contida na cubeta. Esta linearidade deixa de ocorrer a concentraes

muito elevadas da substncia, podendo nesses casos diluir previamente a amostra a medir.

Uma curva analtica pode ser desenvolvida a partir das absorbncias observadas para a

mesma soluo em diferentes concentraes, como mostra a Figura 11.


11

Figura 11 Representao de uma curva analitica de absorbncia x concentrao. A absorbncia de onda

escolhido diretamente proporcional concentrao do composto na soluo.

Velocidade de reao

A Cintica Qumica o estudo da velocidade das reaes e os fatores que influenciam

no mecanismo das reaes. A velocidade de uma reao qumica o aumento da concentrao

molar do produto em um determinado intervalo de tempo ou o decrscimo na concentrao

molar do reagente nesse mesmo intervalo de tempo. A velocidade da reao tambm pode ser

definida em relao a presso de cada composto envolvido no sistema.

Considerando a reao genrica:

aA + bB cC + dD (4)

Podemos escrever a velocidade como:

d [A] d [B] d [C] d [D]Velocidade da reao = - = - = =

a dt b dt c dt d dt (5)

Dessa forma, podemos representar a velocidade da reao para os reagentes e

produtos em relao concentrao (molaridade) e o tempo, como mostra a Figura 12.


12

Tempo (t)

([ ])

Tempo (t)

([ ])Reagentes Produtos

Figura 12 Velocidade de decomposio dos reagentes e de formao dos produtos.

A Lei da Velocidade pode ser definida como a relao de uma constante de

velocidade em funo da concentrao dos reagentes envolvidos na reao.

Para uma reao simples : A + B C , temos a seguinte relao de velocidade:

V = K [A].[B] (6)

onde K a constante de velocidade a qual pode ser definida como uma constante de

proporcionalidade que relaciona velocidade e concentrao. O valor da constante de

velocidade varia com a temperatura.

Reescrevendo a Equao 6 podemos definir a ordem da reao, a qual a somatria

dos expoentes de cada reao. Em geral, lei obedece a reaes homogneas.

a bV = K [A] .[B] , onde a + b = ordem da reao. (7)

Uma determinao importante no estudo da cintica de uma reao qumica a da

ordem da reao. Convm recordar, nos casos mais simples, o que se entende por ordem da

reao. Sendo Ao a concentrao inicial do reagente, e A a concentrao do reagente decorrido

em tempo t de reao, sedT

dA obedecer equao (5), n ser a ordem da reao.

. ndA

k Adt

(8)

Se n = 0 (reao de ordem zero), podemos reescrever como:

.oA A k t (9)

Apenas reaes heterogneas podem apresentar ordem de reao igual a zero, as

quais em geral envolve o uso de catalisadores heterogneos. Nos casos de n = 1 (reao de

ordem um, ou de primeira ordem) e n = 2 (reao de ordem dois, ou de segunda ordem), a

Equao (8) conduzir, respectivamente, s equaes (10) e (11).


13

ln ln k to oA A k t A A e (10)

1 1

1

o

o o

Ak t A

A A A k t

(11)

Medindo-se, durante um experimento, os valores de A em diferentes instantes t,

obtemos os grficos esquematicamente representados na Figura 13. A Figura 13 (a) mostra um

tpico comportamento de reao de ordem zero. A reao de primeira ordem apresentada na

Figura 13 (b) e de segunda ordem na Figura 13 (c). Em todos os casos podem-se obter valores

da constante de velocidade, representados por K na Figura 13, da reao atravs do coeficiente

angular das inclinaes. Os coeficientes lineares indicam a ordem de reao.[1-13]

Figura 13 Variao da concentrao do reagente A em funo do tempo t para trs reaes de diferentes

ordens n


14

3. PROCEDIMENTOS

3.1 Materiais e Equipamentos

Vidrarias e Equipamentos

1 Cubeta de vidro com tampa;

1 Cronmetro;

1 Espectrofotmetro FEMTO 600 pls;

1 Pipeta Pauster;

2 Balo volumtrico 50 mL;

2 Pipetas volumtricas 10 mL;

2 Pipetas volumtrica 20 mL;

4 Bqueres de 50 mL.

Reagentes

Cloreto de Sdio P.A (preparo soluo a 0,3 mol/L);

Hidrxido de Sdio P. A (preparo soluo a 0,3 mol/L);

Soluo de Fenolftalena.

3.2 Preparo das solues

Foi preparado 50 mL de uma soluo de NaOH 0,3 mol/L a partir das lentilhas de

NaOH, a massa utilizada foi calculada a partir da relao entre molaridade e nmero de mols,

como mostra a equaes. A Figura 1 mostra o fluxograma para a preparao do NaOH 0,3

mol/L.

n de mols (n) Massa (m)M = (12) n = (13)

volume (L) Massa Molar (MM)

Substituindo a equao 13 na equao 12, temos:

mM = m = M . MM . V

MM . V (14)

Substituindo os valores na equao 14 para NaOH:

m = M . MM . V = 0,3 mol/L . 40,00 g/mol . 0,05 L = 0,6 gramas de NaOH (15)


15

0,6g NaOH

Balo volumtrico

50 mL

NaOH 0,3 mol/L

Figura 14 Fluxograma da preparao da soluo de NaOH 0,3 mol/L.

Tambm foi preparado uma soluo de NaCl 0,3 mol/L, seguindo os mesmos clculos,

utilizando a equao 14. A Figura 15 mostra o fluxograma da preparao do NaCl 0,3 mol/L.

Substituindo os valores na equao 14 para NaCl:

m = M . MM . V = 0,3 mol/L . 58,44 g/mol . 0,05 L = 0,8766 gramas de NaCl (16)

0,8766 g NaCl

NaCl 0,3 mol/L

Balo volumtrico

50 mL

Figura 15 Fluxograma da preparao da soluo de NaCl a 0,3 mol/L.

3.3 Medidas de Absorbncia

O procedimento desse experimento consiste na calibrao do equipamento e na

realizao de vrias medidas de absorbncia da soluo de NaOH em diferentes

concentraes, na qual adicionado fenolftalena para obteno da colorao durante a

reao. Desse modo vamos descrever os procedimentos em passos.


16

1 Passo: Calibrao do espectrofotmetro.

O espectrofotmetro foi programado para uma regio de 550 nm, o qual corresponde a

absorbncia para a colorao na regio do vermelho (rsea). Em seguida a cubeta de vidro

preenchida com gua destilada e realizado a leitura. Para que o equipamento esteja calibrado a

absorbncia desse ser nula, dessa forma necessrio que a funo calibrar seja acionada.

Aps a calibrao as demais medidas podem ser realizadas com segurana. A Figura 16

mostra o fluxograma para a calibrao do espectrofotmetro.

Cubeta de vidro preenchida

com gua destilada

Espectrofotmetro

Ajuste em 550 nm

Calibrao

Absoro nula

Figura 16 Fluxograma da calibrao do espectrofotmetro.

2 Passo: Medidas de NaOH a 0,3 mol/L

A cubeta foi preenchida com a soluo de NaOH 0,3 mol/L e em seguida adicionado

10 gotas de fenolftalena. A cubeta foi tampada e invertida, para que o indicador misturasse na

soluo de NaOH. Logo aps a medida a cubeta foi seca e colocada no espectrofotmetro. As

leituras de absorbncia foram iniciadas quando o valor de absorbncia diminuiu at 0,6 nm, o

qual corresponder ao tempo inicial (t0). Os valores de absorbncia foram anotados a cada 30

segundos at um total de 3 minutos, ou seja, foram anotadas sete medidas. A Figura 17 mostra

o fluxograma para os procedimentos do 2 passo.


17

Cubeta de vidro preenchida

com NaOH 0,3 mol/L

Cronometragem

Absoro: 0,6 nm

Espectrofotmetro

30 segundos 60 segundos 90 segundos 120 segundos 150 segundos 180 segundos

Absorbncia

Adio de gotas de

fenoftalena

Figura 17 Fluxograma das medidas de absorbncia para a soluo de NaOH a 0,3 mol/L (soluo 1) com

fenolftalena.


Em um bquer foi adicionado 20 mL de NaOH a 0,3 mol/L e 10 mL de NaCl a 0,3

mol/L . Um pouco da soluo preparada foi colocada na cubeta e adicionado 10 gotas de

fenolftalena. A cubeta foi tampada e invertida, para que o indicador misturasse na soluo.

Logo aps a medida a cubeta foi seca e colocada no espectrofotmetro. As leituras de

absorbncia foram iniciadas quando o valor de absorbncia diminuiu at 0,6 nm, o qual

corresponder ao tempo inicial (t0). Os valores de absorbncia foram anotados a cada 1

minuto at um total de 6 minutos, ou seja, foram anotadas sete medidas. A Figura 18 mostra o

fluxograma para os procedimentos do 3 passo.


18

Cubeta de vidro preenchida com NaOH 0,2 mol/L (soluo 2)

Cronometragem

Absoro: 0,6 nm

Espectrofotmetro

60 segundos 120 segundos 180 segundos 240 segundos 300 segundos 360 segundos

Absorbncia

Adio de gotas de

fenoftalena

10 mL NaOH 0,3 M 10 mL NaCl 0,3 M


adio de fenolftalena .


Em um bquer foi adicionado 10 mL da soluo 2 preparada no 3 passo e 10 mL de

NaCl a 0,3 mol/L . Um pouco da soluo preparada foi colocada na cubeta e adicionado 6

gotas de fenolftalena. A cubeta foi tampada e invertida, para que o indicador misturasse na

soluo. Logo aps a medida a cubeta foi seca e colocada no espectrofotmetro. As leituras de



minutos at um total de 12 minutos, ou seja, foram anotadas sete medidas. A Figura 19 mostra



19


Cronometragem

Absoro: 0,6 nm

Espectrofotmetro

2 minutos 4 minutos 6 minutos 8 minutos 10 minutos 12 minutos

Absorbncia

Adio de gotas de

fenoftalena

10 mL Soluo 2 10 mL NaCl 0,3 M


adio de fenolftalena.


Em um bquer foi adicionado 10 mL da soluo 3 preparada no 4 passo e 10 mL de

NaCl a 0,3 mol/L . Um pouco da soluo preparada foi colocada na cubeta e adicionado 6

gotas de fenolftalena. A cubeta foi tampada e invertida, para que o indicador misturasse na

soluo. Logo aps a medida a cubeta foi seca e colocada no espectrofotmetro. As leituras de



minutos at um total de 12 minutos, ou seja, foram anotadas sete medidas. A Figura 20 mostra



20


Cronometragem

Absoro: 0,6 nm

Espectrofotmetro

Absorbncia

Adio de gotas de

fenoftalena

10 mL Soluo 3 10 mL NaCl 0,3 M

2 minutos 4 minutos 6 minutos 8 minutos 10 minutos 12 minutos


adio de fenolftalena.

Para cada concentrao de NaOH foi plotado um grfico de absorbncia em funo do

tempo de reao e determinado a ordem de reao como tambm as constantes de velocidade

para cada concentrao de NaOH.


21

4. RESULTADOS E DISCUSSO

A partir de pH acima entre 8 e 10 a reao de decomposio da fenolftalena descrita

por:

- 2-2 (aq) (aq) (aq) 2 (l)H P + 2 OH P + 2 H O

sem cor cor rosa

(16)

Em valores de pH superiores ou igual a 10, a cor rosa do on P2-

(on do indicador)

desaparece lentamente devido a reao com OH-, promovendo a formao de POH

3-:

2- - 3-(aq) (aq) (aq)P + OH POH

Rosa sem cor

(17)

Com as concentraes de NaOH, calculamos o pH das solues atravs da relao

entre pH e pOH, como mostra a equao 18. Todas as solues apresentaram pH acima de 10

(Tabela 2), dessa forma, todas obedecem a reao descrita acima.

pH + pOH = 14

pH = 14 - pOH

pH = 14 - (- log [OH-])

(18)

Tabela 2 Valores de pH das solues de NaOH.

Concentrao NaOH (mol/L) pH

0,3 13,5

0,2 13,3

0,1 13,0

0,05 12,7

Dessa forma, a velocidade da reao pode ser descrita em funo das concentraes de

P2-

e de OH-:

2- m - n2V = k [P ] [OH ] (19)

Atravs das absorbncias observadas em cada anlise foi determinada a ordem de

reao. Seguindo a Lei da Velocidade para Reaes de 1 Ordem, foi plotado o grfico de ln

([conc]/[conc]0) em funo do tempo (t), em segundos, para a concentrao de fenolftalena.

Deve se ressaltar que nesse caso a concentrao se refere concentrao de fenolftalena, a


22

qual diretamente proporcional a absorbncia. Dessa forma, podemos escrever a equao da

velocidade como:

m - n2V = K [Abs] [OH ] (20)

onde -1 2K = K [OH ] .

Os dados obtidos para cada concentrao de NaOH esto listadas na Tabela 3 a 6 das

quais foram plotados os grficos para a determinao da ordem de reao (Figura 21 a 24).

Tabela 3 Dados de Absorbncia para NaOH 0,3 mol/L.

Medidas Tempo (s) Absorbncia (nm) [Abs]/0,600 ln([Abs]/0,600)

1 0 0,600 1,000 0

2 30 0,502 0,837 -0,178

3 60 0,415 0,692 -0,368

4 90 0,346 0,577 -0,550

5 120 0,290 0,483 -0,727

6 150 0,246 0,410 -0,891

7 180 0,211 0,352 -1,045


23

-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

tg = -K = 0,00586

ln (

[Ab

s]/

0,6

00)

Tempo (s)

NaOH (0,3 mol/L)

Figura 21 Grfico da velocidade de reao para a decomposio da fenolftalena em soluo de

NaOH 0,3 mol/L.


Medidas Tempo (s) Absorbncia

(nm)

[Abs]/0,600 ln([Abs.]/0,600)

1 0 0,600 1,000 0

2 60 0,429 0,715 -0,335

3 120 0,312 0,520 -0,654

4 180 0,236 0,393 -0,933

5 240 0,182 0,303 -1,193

6 300 0,146 0,243 -1,413

7 360 0,115 0,192 -1,652


24

-50 0 50 100 150 200 250 300 350 400-2,0

-1,6

-1,2

-0,8

-0,4

0,0

tg = - K = 0,00455

ln (

[Ab

s]/

0,6

00)

Tempo (s)

NaOH (0,2 mol/L)


NaOH 0,2 mol/L.


Medidas Tempo (s) Absorbncia (nm) [Abs]/0,600 ln([Abs]/0,600)

1 0 0,600 1,000 0

2 120 0,462 0,770 -0,261

3 240 0,360 0,600 -0,511

4 360 0,283 0,472 -0,751

5 480 0,228 0,380 -0,968

6 600 0,188 0,313 -1,160

7 720 0,159 0,265 -1,328


25

-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800

-1,40

-1,05

-0,70

-0,35

0,00

tg = - K = 0,00186

ln (

[Ab

s]/

0,6

00)

Tempo (s)

NaOH (0,1 mol/L)


NaOH 0,1 mol/L.


Medidas Tempo (s) Absorbncia

(nm)

[Abs]/0,600 ln([Abs.]/0,600)

1 0 0,600 1,000 0

2 120 0,551 0,918 -0,085

3 240 0,493 0,822 -0,196

4 360 0,441 0,735 -0,308

5 480 0,398 0,663 -0,410

6 600 0,360 0,600 -0,510

7 720 0,328 0,547 -0,604


26

-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800

-0,60

-0,45

-0,30

-0,15

0,00

tg = - K = 8,55 x 10-4

ln (

[Ab

s]/

0,6

00)

Tempo (s)

NaOH (0,05 mol/L)


NaOH 0,05 mol/L.

Em todas as concentraes ocorreu uma linearidade demonstrando que a reao da

decomposio da fenolftalena em soluo bsica com pH acima de 10 uma Reao de 1

Ordem. Como a reao obedece a Reao de 1 Ordem podemos escrever a equao da

velocidade como:

2 0ln[Abs] = K .t + ln[Abs] (21)

onde K2 corresponde a constante de velocidade da reao da fenolftalena, a qual pode ser

determinada pelo coeficiente angular de cada reta. A Tabela 7 mostra as constantes de

velocidade para cada concentrao de NaOH analisada.

Tabela 7 Constantes de velocidade de reao da fenolftalena.

Concentrao NaOH (mol/L) Constante de velocidade K2 (mol/L . s)

0,3 0,00586

0,2 0,00455

0,1 0,00186

0,05 0,000855


27

Sabendo que a reao obedece a lei da velocidade de 1 ordem, podemos dizer que:

0[Abs]

= -K . [Abs]d

dt (22)

Realizando a integrao utilizando os dados da Tabela de 3 a 6, podemos obter,

atravs de clculos as constantes de velocidade:

Para NaOH 0,3 mol/L:

0,502 30-3

00,6 0

[Abs] 0,502 = -K ln K.30 K = 5,9 x 10

[Abs] 0,6

ddt (23)


0,429 60-3

00,6 0

[Abs] 0,429 = -K ln K.60 K = ~ 5 x 10

[Abs] 0,6

ddt (24)


0,462 120-3

00,6 0

[Abs] 0,462 = -K ln K.120 K = ~ 2 x 10

[Abs] 0,6

ddt (25)


0,551 120-4

00,6 0

[Abs] 0,551 = -K ln K.120 K = ~ 7 x 10

[Abs] 0,6

ddt (26)

Observou-se que todas as constantes de velocidades obtidas atravs dos clculos foram

prximas das obtidas graficamente, garantindo a eficincia do mtodo utilizado. Porm para

concentraes baixas de base aconselhvel a utilizao do mtodo grfico, pois para que os

clculos sejam exatos, mais nmeros significativos devem ser considerados.

Observe que a constante de velocidade aumenta com o aumento da concentrao de

NaOH, como mostra a Figura 25, conseqentemente a constante de velocidade tambm

aumenta. Analisando a inclinao da reta, podemos concluir que a soluo de menor

concentrao o consumo de OH- lento.


28

60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780

-1,75

-1,40

-1,05

-0,70

-0,35

0,00

ln (

[Ab

s]/

0,6

00)

Tempo (s)

NaOH (0,3 M)

NaOH (0,2 M)

NaOH (0,1 M)

NaOH (0,05 M)

Figura 25 Grfico da constante de velocidade pelo tempo.

Todas as curvas demonstram uma diminuio da absoro em funo do tempo,

indicando o consumo da fenolftalena pelo OH-, formando um composto incolor. Ou seja,

sem absoro.

Pelo fato da constante de velocidade aumentar com o aumento da concentrao de

NaOH, a reao de primeira ordem em relao ao NaOH e ordem zero em relao a

fenolfetalena. Assim, a K2 igual a razo entre K1 e [OH-], razo est que constante em

todas as concentraes.

Atravs das constantes encontradas e sabendo que a reao de 1 ordem, podemos

determinar o tempo de meia vida para cada soluo de NaOH, utilizando a expresso:

1/2 2

ln 2t =

K (27)


29

Tabela 8 Tempo de meia vida do NaOH.

Concentrao

NaOH (mol/L)

Constante de

velocidade K2 (mol/L .

s)

Tempo de meia

vida t1/2(s)

Tempo de

meia vida

t1/2(min)

0,3 0,00586 118,3 2

0,2 0,00455 152,3 2,5

0,1 0,00186 372,6 6,2

0,05 0,000855 810,6 13,50

O tempo de meia vida aumenta com a diminuio da concentrao de NaOH,

indicando que para a concentrao reduzir a metade necessrio um tempo maior, ou seja, a

velocidade de reao diminui. Observou-se que o tempo utilizado no procedimento est

compatvel com o tempo obtido no clculo de meia vida.

Durante a realizao da diluio da soluo de NaOH foi utilizado soluo de NaCl, a

qual mantm a fora inica do meio, garantindo que a reao entre a fenolftalena e o OH-

seja efetiva, at mesmo em baixas concentraes.

5. CONCLUSO

Atravs da anlise dos dados obtidos experimentalmente, observou-se que durante a

reao da fenolftalena com o NaOH, a absorbncia diminui com o decorrer do tempo, devido

diminuio da intensidade da colorao da soluo com o avano da reao. Isso mostra que

o produto formado na reao apresenta-se incolor no visvel. O aumento da concentrao de

NaOH promoveu a acelerao da velocidade da reao, com isso, os valores de absorbncia

foram diminudos. Os valores da constante de velocidade tambm indicam o aumento da

velocidade da reao com o aumento da concentrao de base. A reao da fenolftalena com

o hidrxido se sdio apresenta uma reao de primeira ordem.


30

6. REFERNCIAS

[1] RUSSELL, J.B. Qumica Geral. Traduo: Mrcia Guekezian et all. 2. ed. So Paulo:

Person Education do Brasil, 1994.

[2] ATKINS, P. W.; PAULA, J. Fsico-qumica. Traduo: Edilson Clemente da Silva,

Mrcio Jos Estillac de Mello Cardoso, Oswaldo Esteves Barcia. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC Livros Tcnicos e Cientficos, 2002. v. 3.

[3] LEVENSPIEL, O. Engenharia das Reaes Qumicas. So Paulo: Editora Edgard

Blcher, 2000

[4] Cintica das reaes qumicas. So Paulo: on line, 2008. Disponvel em:

Acesso em: 06 abr. 2009.

[5] CASTELLAN, G. Fundamentos de fsico-qumica. Traduo: Cristina Maria Pereira dos

Santos, Roberto de Barros Faria. 12. ed. Rio de Janeiro: LTC Livros Tcnicos e Cientficos,

2001. p. 527.

[6] Lei de Beer. Disponvel em:


[7] Bioqumica In: Bioqumica - Prtica I Introduo terica (espectrofotometria) Disponivel em: Acesso

em: 06 abr. 2009.

[8] CORRA, M. L.; WALLAU, M.; SCHUCHART. Zelitas do Tipo Aipo: Sntese,

Caracterizao e Propriedades Catalticas. Qumica Nova.19, n. 1, p.43-50, 1996.

[9]PERGHER, S. B. C.; OLIVEIRA, L. C. A.; SMANIOTTO, A.; PETKOWICZ, D. I.

Materiais Magnticos Baseados em Diferentes Zelitas para Remoo de Metais em gua.

Qumica Nova. V.28, n. 5, p. 751 755, 2005.

[10]FUNGARO, D. A.; SILVA, M. G. Utilizao de Zelita Preparada a Partir de Cinza

Residuria de Carvo como Adsorverdor de Metais em gua. Qumica Nova. v. 25. N.6B, p

1081-1085, 2002.


31

[11]DETONI, C.; CAOVILLA, M. PERGHER, S. B. C. Sntese da Zelita NaY e seu uso na

Remoo de Cu2+

em Solues Aquosas. Espao da Qumica UFRGS. V.1, n. 1, p. 1-5,

2004.

[12] SKOOG, D. A.; HOLLER, F. J.; NIEMAN, T. A. Princpios de Anlises Instrumental,

5 ed.; (Ignez Caracelli, Paulo C. Isolani et al. trad., Clio Pasquini, superviso e reviso), Porto Alegre/So Paulo, Artmed Bookmam (2002).

[13] Espectrofotmetros. Disponvel em


Documents

Prática 1 Determinação de Ordem de Reação e Constante de Velocidade