P ARTE A: P REPARAÇÃO DAS S OLUÇÕES

1. Prepare as seguintes soluções:(*)

(a) 500 mL de K2S2O8 0,1 M;

(b) 500 mL de Na2SO4 0,1 M;

(c) 250 mL de Na2S2O3 0,01 M;

(e) 100 mL de uma solução aquosa 0,5 % de amido.(***)

(*) _{Verifique se estas soluções foram preparadas antecipadamente pelo}

técnico do laboratório e estão disponíveis para uso imediato.

(**) _{Para preparar esta solução retire uma alíquota de 333 mL da solução (b) e}

dissolva 8,30 g (0,050 mol) de KI na mesma. Transfira para um balão de 500 mL e complete o volume.

(***)_{Coloque cerca de 0,5 g de amido em um almofariz, adicione algumas}

gotas de água destilada e triture. Transfira esta pasta de amido para um béquer contendo 100 mL de água fervente e deixe ferver por mais 5 min. Deixe esfriar, retire o sobrenadante e teste o amido com solução de KI/I2

(deverá aparecer uma coloração azul intensa). PARTE B: COLETA DE DADOS

1. Numere os 7 pares de béqueres (um par para cada medida) e coloque as quantidades especificadas nas colunas da tabela abaixo (utilize buretas para as soluções “a”, “b” e “c”, e uma pipeta volumétrica para a solução “d”). Por exemplo, no béquer 2a coloque 10 mL da solução de K2S2O8 e

2 mL da solução de Na2SO4, enquanto que no béquer 2b coloque 5 mL da

solução de Na2S2O3 e 8 mL da solução de KI. Note que o volume total em

cada linha da tabela é sempre o mesmo.

Frasco K2S2O8 (a) Na2SO4 (b) Frasco KI+Na2SO4 (c) Na2S2O3 (d) 1a 10 0 1b 10 5 2a 10 2 2b 8 5 3a 10 4 3b 6 5 4a 10 6 4b 4 5 5a 8 2 5b 10 5 6a 6 4 6b 10 5 7a 4 6 7b 10 5

2. Coloque de 3 a 5 gotas da solução de amido no frasco 1a. Em seguida, misture o par 1a/1b, acione o cronômetro imediatamente após a mistura, anote a temperatura da mistura reacional e o tempo necessário para o aparecimento da coloração azul. Repita o procedimento para os demais pares de béqueres.

T

RATAMENTO DE

D

ADOS

1. Faça dois gráficos, um de ln(1/Δt) versus ln[S2O82–] (a [I–] constante) e

outro de ln(1/Δt) versus ln[I–_{] (a [S}

2O82–] constante). As inclinações das

duas retas fornecerão os valores de m e n, respectivamente.

2. Obtenha a constante de velocidade k (na temperatura do experimento) a partir do coeficiente linear das duas retas (ver equação (6) acima).

Q

UESTÕES PARA O

R

ELATÓRIO

1. Qual a equação iônica efetiva da reação expressa na equação (1)?

2. A velocidade inicial da reação foi medida trabalhando-se com uma concentração baixa e conhecida de íons tiossulfato (S2O32–), com formação

de íons tetrationato (S4O62–). Por que é importante que a concentração de

íons S2O32– seja baixa?

3. O método trabalhado neste experimento consiste na medição da velocidade da reação após um período de tempo curto o bastante para que a reação não tenha ocorrido apreciavelmente, mas longo o suficiente para que a velocidade não seja afetada pelo tempo de mistura dos reagentes. Que complicações teríamos se esta reação fosse monitorada por um período de tempo mais longo?

4. Os valores obtidos são satisfatórios?

5. Quais as possíveis fontes de erro ou limitações neste experimento? Para cada uma, tente dizer que efeito elas terão no resultado esperado dos experimentos.

B

IBLIOGRAFIA

1. SHURVELL, H. F.; J. Chem. Educ., 43, 555, 1966.

2. HOWELLS, W. J.; J. Chem. Soc., 5844, 1964; J. Chem. Soc., 203, 1946; J.

Chem. Soc., 463, 1939; J. Chem. Soc., 641, 1941.

3. INDELLI, A.; Prue, J. E.; J. Chem. Soc., 107, 1959.

4. JETTE, E.; KING, C. V.; J. Am. Chem. Soc., 51, 1034, 1929.; J. Am. Chem.

Soc., 51, 1048, 1929.

5. MATHEWS, G. P.; Experimental Physical Chemistry, Oxford University Press, p. 400, 1985.

PRÁTICA N° 3:

DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE VELOCIDADE POR CONDUTOMETRIA

O

BJETIVO

Determinar a constante de velocidade da reação de saponificação do acetato de etila em uma determinada temperatura utilizando a técnica de condutometria.

I

NTRODUÇÃO

A reação de ésteres com bases fortes é chamada de saponificação. Neste experimento a reação de saponificação a ser estudada é:

CH3COOC2H5 + NaOH CH→ 3COONa + C2H5OH,

a qual segue uma cinética de segunda ordem:

v = k [ AcEt][NaOH] . (1)

Esta reação pode ser seguida por medidas da condutância elétrica da solução, uma vez que os íons OH– _{são progressivamente substituídos por CH}

3COO– (este

último possui uma mobilidade elétrica inferior à do íon hidroxila). Consequentemente, a condutância da solução decresce com o avanço da reação.

Para a reação de saponificação do acetato de etila, tem-se: CH3COOC2H5 + OH– → CH3COO– + C2H5OH Tempo

AcEt OH– _Ac– _EtOH

a b 0 0 0

a-x b-x x x t

onde a e b são as concentrações iniciais de acetato de etila e hidróxido de sódio, respectivamente, e x a concentração de íons acetado livres em solução. Portanto, a velocidade da reação pode ser escrita na forma (com a = b):

v = dx

dt = k (a−x )(b−x) = k (a−x)

2

. (2)

A integração desta equação resulta em:

x

a−x = k at . (3)

Logo, um gráfico de x/(a-x) versus t fornece o valor da constante de velocidade

k. No entanto, como podemos relacionar a concentração x com a condutância da

A condutância (G, medida em siemens, S) é definida como o inverso da

resistência (R, medida em ohms, Ω). Verifica-se experimentalmente que a

condutância de uma amostra é proporcional a área da seção transversal (A, medida em metro-quadrado, m2_{) e inversamente proporcional ao seu}

comprimento (ℓ, medido metro, m), a constante de proporcionalidade sendo denominada condutividade (κ, medida em siemens por metro, S·m-1_):

G = κ⋅A ℓ = κ K , com: K = ℓ A , (4)

onde K é a constante de cela (medida em m-1_{; esta constante é característica da}

célula eletrolítica onde se faz a medida e deve ser informada pelo fabricante do equipamento, denominado condutivímetro). Admitindo que os íons migram na solução de forma independente (lei da migração independente dos íons), a condutância da solução é devida à soma das condutâncias de cada íon:

G = 1

K

∑

J

κ_J = 1

K

∑

J

(c_JL_J) , (5)

onde cJ é a concentração molar e LJ a condutância iônica equivalente da espécie

J, respectivamente (para íons monovalentes: n0 _{de equivalentes = n}0 _{de mols).}

No caso sob estudo, tem-se:

G_t = 1

K

[

bLNa+ + (b−x )LOH- + x LAc-

]

= G0 + x

K

(

LAc-−LOH-

)

, (6)

onde Gt é a condutância no tempo t e G0 a condutância inicial (em t = 0):

G₀ = b

K

(

LNa+ + L_OH-

)

. (7)

Se o valor final da concentração x for c (em t → ∞), pode-se escrever:

G_c = 1 K

[

b LNa+ + (b−c )LOH- + c LAc-

]

= G0 + c K

(

LAc-−LOH-

)

. (8) Portanto: G₀−G_t = x K

(

LOH-−L Ac-

)

, G₀−G_c = c K

(

LOH-−L Ac-

)

⇒ G₀−G_t G₀−Gc = x c , (9)

de modo que a concentração x pode ser relacionada com a condutância Gt,

medida em qualquer instante de tempo t. Logo, a equação (3) pode ser reescrita na forma (com a = b = c): a

(

G0−Gt G₀−G_c

)

[

a−a

(

G0−Gt G₀−G_c

)

]

= k at ⇒ G_t = G_c + 1 k a

(

G₀−G_t t

)

. (10)

M

ATERIAIS

: E

QUIPAMENTOS

& R

EAGENTES 01 Condutímetro;

01 Cronômetro;

04 Pipetas de 25 mL + 02 Pipetas de 50 mL;

02 Balões Volumétricos 250 mL + Balões Volumétricos 100 mL; 01 Agitador magnético.

250 mL de CH3COOC2H5 0,02 mol/L + 100 mL de CH3COOC2H5 0,01M;

250 mL de NaOH 0,02 mol/L + 100 mL de NaOH 0,01 M.

P

ROCEDIMENTO

PARTE A: PREPARAÇÃO DAS SOLUÇÕES

1. Leia o manual de instruções e ligue o condutímetro.

2. Prepare 250 mL de uma solução de acetato de etila 0,02 mol/L e 250 mL de uma solução de NaOH 0,02 mol/L.

3. Prepare, a partir de diluição das soluções anteriores, 100 mL de NaOH 0,01 M e 100 mL de acetato de etila 0,01 M.

No documento QuimFisicaM [Manual Experimental].pdf (páginas 41-46)