C INÉTICA Q UÍMICA
P ARTE A: R EAÇÃO SOB T
1. Prepare o amido para ser utilizado como indicador. Para isto, coloque cerca de 0,5 g de amido em um almofariz, adicione algumas gotas de água destilada e triture fortemente. 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).
2. Em seguida, prepare as seguintes soluções: a) 200 mL de KI 0,4 M, b) 1 L de Na2S2O3 0,001 M e c) 500 mL de K2S2O8 0,002 M.
3. Encha uma bureta de 25 mL com tiossulfato de sódio 0,001 M.
4. Meça 50 mL de KI 0,4 M e transfira para um erlenmeyer com tampa.
5. Adicione 50 mL de solução de K2S2O8 0,002 M em um béquer. Verta
rapidamente o conteúdo deste béquer para o enlenmeyer contendo o iodeto de potássio e acione o cronômetro imediatamente após o término da adição. Anote a temperatura da mistura reacional.
6. Após cerca de 5 minutos, retire uma alíquota de 10 mL do erlenmeyer contendo a mistura reacional e transfira para um erlenmeyer contendo um pouco de água destilada gelada + gelo. (Obs.: Mantenha, desde o início da prática, um béquer sempre abastecido com água destilada gelada + gelo de água destilada.) Anote o tempo de reação imediatamente após a transferência desta alíquota para o erlenmeyer, sem parar o cronômetro, e tampe novamente o erlenmeyer contendo a mistura reacional.
reacional. O final da titulação se caracteriza pela mudança da coloração de azul para incolor. Anote o volume de tiossulfato gasto e registre-o como o
volume Vt, onde t correspondente ao tempo registrado no item anterior.
8. Repita o procedimento pelo menos 6 vezes, em intervalos de 5 minutos. 9. Anote a temperatura do restante da mistura reacional e guarde-a para
fazer uma titulação após 24 horas, que pode ser considerado como o tempo infinito, de modo que o volume gasto de tiossulfato corresponderá a
V∞. (Nota: Este volume pode ser obtido a partir do ajuste dos dados à
curva: V = V∞[1 - e-bt]; o ajuste pode ser realizado por um programa
estatístico, a exemplo do Origin®.) PARTE B: REAÇÃOSOB T2
1. Repita o procedimento anterior mantendo a mistura reagente a 20 °C. Para isso, prepare uma mistura de água contendo uma quantidade apropriada de gelo em um isopor. (Obs.: Nesta etapa não é necessário utilizar água destilada no banho térmico.)
2. Deixe o erlenmeyer contendo a solução de KI, com o béquer contendo a solução de K2S2O8, no interior deste isopor. Monitore as temperaturas
destas soluções, até as mesmas ficarem iguais e próximas de 20 °C.
3. Após a estabilização destas duas temperaturas misture rapidamente as soluções, acione o cronômetro e prossiga com o procedimento anterior, mantendo a temperatura da mistura reacional em 20 °C.
T
RATAMENTO DED
ADOS1. Para cada temperatura, determine a constante de velocidade efetiva (kef) a
partir do ajuste dos dados a equação (4), e a constante real (k) a partir da constante efetiva. Para isto, construa um gráfico de ln(V∞ – Vt) versus t. A
inclinação da reta fornecerá kef na temperatura correspondente.
2. Determine a energia de ativação da reação, segundo a equação (5), a partir do gráfico de ln(kef) versus 1/T. A inclinação da reta fornecerá -Ea/R.
3. Compare seus resultados com os da literatura e discuta.
Q
UESTÕES PARA OR
ELATÓRIO1. Qual a equação iônica efetiva da reação expressa na equação (1)? 2. Por que foi necessário utilizar gelo na etapa de titulação?
3. Os valores obtidos são satisfatórios?
4. Quais as possíveis fontes de erro ou limitações neste experimento?
PRÁTICA N° 2:
DETERMINAÇÃO DA ORDEM DE REAÇÃO PELO MÉTODO DAS VELOCIDADES INICIAIS
O
BJETIVODeterminar a ordem da reação de oxidação do iodeto de potássio pelo persulfato de potássio através do método das velocidades iniciais.
I
NTRODUÇÃONeste experimento será estudada a reação do iodeto de potássio (KI) com o persulfato de potássio (K2S2O8):
2 KI(aq) + K2S2O8(aq) I→ 2(aq) + 2 K2SO4(aq). (1)
A velocidade inicial da reação pode ser medida trabalhando-se com uma concentração baixa e conhecida de íons tiossulfato (S2O32–), com formação de
íons tetrationato (S4O62–):
2 S2O32–(aq) + I2(aq) 2I→ –(aq) + S4O62–(aq). (2)
Esta reação é muito mais rápida que a primeira, que prossegue consumindo o iodo gerado na reação (1) até que todo tiossulfato tenha sido convertido em tetrationato. Quando isto ocorre, a mínima quantidade de iodo adicional, gerada pela reação (1), na presença do iodeto que ainda não reagiu, leva à formação de I3–, que pode ser revelado através do indicador amido. O intervalo de tempo
decorrido entre o início da reação e a mudança na coloração da solução é uma medida da velocidade inicial da reação.
A lei de velocidade desta reação, à temperatura e força iônica constantes, pode ser escrita como:
v = −d[ S2O8 2– ] dt = k [S2O8 2– ]m[I-]n , (3) onde m e n são as ordens de reação em relação ao persulfato (S2O82–) e ao
iodeto (I–), respectivamente. Nesta prática, utilizaremos o método da velocidade
inicial para encontrar m e n. Este método consiste na medição da velocidade de 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. Para um dado conjunto de condições iniciais, mede-se o intervalo de tempo (Δt) entre o início da reação e o aparecimento de uma coloração azul característica, correspondente à formação
de uma quantidade fixa de iodo (Δ[I2]) pela reação (1), que é determinada pela
quantidade de tiossulfato utilizada na reação (2). A taxa de formação do iodo é igual à taxa de consumo do perssulfato e, portanto, à velocidade da reação.
Assumindo que a quantidade de tiossulfato utilizada satisfaz às condições necessárias à medida da velocidade inicial, tem-se:
v0 = −
(
d[S2O8 2– ] dt)
0 = +(
d[ I2] dt)
0 ≃ + Δ [I2] Δ t . (4)Uma vez que são feitas várias medidas em condições iniciais diferentes, porém
se mantendo a quantidade de tiossulfato em um valor fixo, tem-se que Δ[I2] é o
mesmo em cada uma das medidas, o que resulta em: v0 = −
(
d[S2O8 2– ] dt)
0 = +(
d[ I2] dt)
0 ≃ Const Δ t . (5)Substituindo a equação (5) na lei de velocidade (3) e tirando o logaritmo neperiano de ambos os membros da equação resultante, obtém-se (confirme este resultado):
ln(1/ Δ t) = lnk + mln[S2O82–
] + n ln[I-] − C , (6)
em que C = ln(Const) = ln[Na2S2O3]. Logo, se fizermos um gráfico de ln(1/Δt)
versus ln[S2O82–], para [I–] constante, obteremos uma reta de inclinação igual a m, e se fizermos um gráfico de ln(1/Δt) versus ln[I–], para [S
2O82–] constante,
obteremos uma reta de inclinação igual a n.
M
ATERIAIS: E
QUIPAMENTOS& R
EAGENTES01 Balão de 250 mL; 03 Balões de 500 mL; 14 Béqueres de 50 mL; 03 Buretas de 25 mL; 01 Pipeta volumétrica de 5 mL; 01 Pêra; 01 Termômetro (0-100 °C±0,5 °C); 14 Béqueres (de 50 ou 100 mL).