Relatorio 1 Cinetica.docx

Objetivos Determinar a constante de velocidade e tempo de meia-vida da reação de decomposição do peróxido de hidrogênio em solução aquosa, catalisada por cloreto de ferro (III).

Reagentes Peroxido de hidrogênio 0,1653 mol*Lˉ¹, cloreto férrico 6% V, permanganato de potássio 0,007 mol*Lˉ¹, ácido sulfúrico 1:5.

Procedimento Experimental Em um erlenmeyr de 250 ml foi colocado 100 ml da solução de peroxido de hidrogênio e 10 ml da solução de cloreto férrico, o cronometro foi iniciado quando adicionado 5 ml do cloreto férrico. A solução foi agitada por todo o período do experimento. Foram pipetadas 11 alíquotas de 5 ml, de minuto em minuto, começando aos 6 minutos de reação e terminando aos 16 minutos. As amostras foram reservadas em erlenmeyers de 100 ml contento 5 ml da solução de ácido sulfúrico. Foi feita a titulação de cada amostra com a solução de permanganato de potássio (Tabela I)

Resultados e Discussão A reação de decomposição do peróxido de hidrogênio ocorre segundo a equação descrita a seguir:

Eq(1) Essa equação é lenta e por isso utilizamos um catalisador, cloreto férrico, para fazer o estudo da reção de decomposição do peróxido de higrogênio. A equação então pode ser descrita como:

Eq(2) Deve-se pipetar as alíquotas em recipientes com ácido sulfúrico, pois o ácido sulfúrico interfere na catalise do processo ao reagir com o cloreto férrico, fomando sulfato de ferro, consumindo assim o catalisador, assim podemos desconsiderar a decomposição do peroxido de hidrogênio a partir dai, já que a reação sem catalisador é lenta. Alem disso o ácido sulfúrico

permite a titulação do perórixo restante, com permanganato de potássio, segundo a equação a seguir:

Eq(3) Os resultado obtidos estão descritos na Tabela I a seguir, juntamente com os gráficos produzidos com programa computacional. Amostra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Tempo/ s V KMnO₄/ ml ln (V) 1/V 1/V² 1/V³ 1/V³ 6 8,15 2,098 0,123 0,015 0,002 0,000 7 6,45 1,864 0,155 0,024 0,004 0,001 8 5,56 1,716 0,180 0,032 0,006 0,001 9 4,60 1,526 0,217 0,047 0,010 0,002 10 5,30 1,668 0,189 0,036 0,007 0,001 11 3,60 1,281 0,278 0,077 0,021 0,006 12 3,35 1,209 0,299 0,089 0,027 0,008 13 3,10 1,131 0,323 0,104 0,034 0,011 14 2,85 1,047 0,351 0,123 0,043 0,015 15 3,50 1,253 0,286 0,082 0,023 0,007 16 1,25 0,223 0,800 0,640 0,512 0,410 Tabela I : resultados obtidos e calculos para os gráficos produzidos

[H2O2] 0,011 0,009 0,008 0,006 0,007 0,005 0,005 0,004 0,004 0,005 0,002

Ln(V KMnO₄) x Tempo 2.500

Ln(V KMnO₄)/ ln(ml)

2.000

1.500

y = -0,137x + 2,8723 R² = 0,8162

1.000

0.500

0.000 0

2

4

6

8

10

12

Tempo/ s

Figura I: Suposição de reação de primeira ordem

14

16

18

Vˉ¹ KMnO₄ x Tempo 0.900 0.800

y = 0,0431x - 0,1834 R² = 0,6032

Volumeˉ¹ KMnO₄/ mlˉ¹

0.700 0.600 0.500 0.400 0.300

0.200 0.100 0.000 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Tempo/ s

Figura II: Suposição de reação de segunda ordem

1/Vˣ KMnO₄ x Tempo 0.700 1/V²

1/V³

1/V³

Linear (1/V²)

Linear (1/V³)

Linear (1/V³)

0.600 0.500

y = 0.0345x - 0.2641 R² = 0.4155

1/Vˣ KMnO₄

0.400

y = 0.0255x - 0.2182 y = 0.0194x - 0.1718 R² = 0.2789 R² = 0.32

0.300 0.200 0.100 0.000 5.5

7.5

9.5

11.5

-0.100 -0.200

Tempo/ s

Figura III: Suposições de reações com grau superior

13.5

15.5

Pela análise dos gráficos expostos temos uma melhor adequação dos dados coletados experimentalmente para uma reação de primeiro grau. Por isso a seguir é apresentado o formato da curva esperado e a equação de decomposição para o sistema peróxido de hidrogênio e cloreto férrico.

Decomposição de H₂O₂ por tempo 9.00 8.00

Volume KMnO₄/ ml

7.00 6.00

y = 17,678e-0,137x R² = 0,8162

5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Tempo/ s

Figura IV: Formato da curva de decomposição do peróxido de hidrogênio

[H2O2] mol.L-1

Gráfico da [H2O2] x Tempo 0.0120 0.0110 0.0100 0.0090 0.0080 0.0070 0.0060 0.0050 0.0040 0.0030 0.0020 0.0010 0.0000

y = 0.0247e-0.137x R² = 0.8162

5

6

7

8

9

10 11 12 Tempo (min)

13

14

Figura V: Gráfico de decomposição do peróxido de hidrogênio

15

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Dos últimos dois gráficos obtemos que a constante de decomposição da reação k é igual a 0,137 minˉ¹ e o tempo de meia vida é de aproximadamente 5 minutos.