Cinética Química

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O fenômeno químico principal estudado é a reação entre os íons de bromato e o brometo em meio ácido para formar bromo e água, representado pela seguinte equação:

BrO3- + 5 Br- + 6 H+ → 3 Br2 + 3 H2O

No entanto, para medir a relação da variação de concentração e intervalo de tempo em que ela acontece temos que saber que ocorre duas reações intermediárias em tempo muito menor:

1. Reação entre o fenol (C6H5OH) e o bromo para formar fenol monobromado:

C6H5OH + Br2 → BrC6H5OH + H+ + Br-

2. Reação do bromo com o indicador alaranjado de metila.

Conforme o bromo e o alaranjado de metila vão reagindo resulta em uma descoloração do meio e assim é possível obter uma indicação visual de que o fenol foi totalmente consumido.

Sabendo que a quantidade de fenol consumida na reação é igual à quantidade de bromo formada, e que a quantidade de bromato que reagiu neste intervalo é 1/3 da quantidade de fenol, podemos determinar o tempo em que ocorre a reação. Assim temos que determinar a quantidade (mol) de fenol em cada combinação:

Na combinação 1, 2, 3 e 4 teremos a mesma quantidade, em mol, de fenol sendo ela igual a: [pic 3][pic 4][pic 5]

Quantidade de fenol = 0,030 mol • 0,002 L = 6 x 10-5 mol [pic 6][pic 7]

1 L

A quantidade de fenol obtida foi de 6 x 10-5 mol, mas tomando como parâmetro a reação química principal tem-se que na reação de formação de fenol monobromado apenas 1/3 desta quantidade é que realmente reage com o bromo. Assim temos que 2 x 10-5 mol fenol que reage com o bromo:

[pic 8]

6 x 10-5 mol fenol • 1 = 2 x 10-5 mol de bromato[pic 9]

3

Em seguida, calculamos a concentração de KBrO3, KBr, HClO4 e do fenol em cada combinação, para isso temos:

C1 • V1 = C2 • V2

Onde:

C1 = concentração inicial

V1 = volume inicial

C2 = concentração na solução resultante

V2 = volume total

- Concentração de KBrO3 no volume total nas combinações 1, 2 e 4:

C1 • V1 = C2 • V2

0,33 mol.L-1 • 0,001 L = C2 • 0,010 L [pic 10][pic 11]

C2 = 3,3 x 10-4 mol [pic 12]

0,010 L

C2 = 0,033 mol/L de KBrO3 nas combinações 1,2 e 4

Combinação 3:

C1 • V1 = C2 • V2

0,33 mol.L-1 • 0,002 L = C2 • 0,010 L [pic 13][pic 14]

C2 = 6,6 x 10-4 mol [pic 15]

0,010 L

C2 = 0,066 mol/L de KBrO3 na combinação 3

- Concentração de KBr no volume total nas combinações 1, 3 e 4:

C1 • V1 = C2 • V2

0,67 mol.L-1 • 0,001 L = C2 • 0,010 L [pic 16][pic 17]

C2 = 6,7 x 10-4 mol [pic 18]

0,010 L

C2 = 0,067 mol/L de KBr nas combinações 1,3 e 4

Combinação 2:

C1 • V1 = C2 • V2

0,67 mol.L-1 • 0,002 L = C2 • 0,010 L [pic 19][pic 20]

C2 = 1,34 x 10-4 mol [pic 21]

0,010 L

C2 = 0,134 mol/L de KBr na combinação 2

- Concentração de HClO4 no volume total nas combinações 1, 2 e 3:

C1 • V1 = C2 • V2

0,50 mol.L-1 • 0,002 L = C2 • 0,010 L [pic 22][pic 23]

C2 = 1,0 x 10-3 mol [pic 24]

0,010 L

C2 = 0,1 mol/L de HClO4 nas combinações 1, 2 e 3

Combinação 4:

C1 • V1 = C2 • V2

0,67 mol.L-1 • 0,002 L = C2 • 0,010 L [pic 25][pic 26]

C2 = 2,0 x 10-3 mol [pic 27]

0,010 L

C2 = 0,2 mol/L de HClO4 na combinação 4

- Concentração do fenol no volume total nas combinações 1, 2, 3 e 4:

C = n[pic 28]

V

Onde:

C = concentração

n = número de mol

V = volume

C = n C = 2 x 10-5 mol C = 2 x 10-3 mol/L de fenol[pic 29][pic 30][pic 31][pic 32]

V 0,010 L

Após obter, experimentalmente, os intervalos de tempos e calcular os valores das concentrações de todos os reagentes envolvidos no fenômeno químico em diferentes combinações, podemos calcular a velocidade em que as mesmas ocorreram em relação a concentração de BrO3 através da seguinte fórmula:

V = ΔC[pic 33]

Δt

Onde:

V = velocidade

ΔC = variação de concentração

Δt = intervalo de tempo

- Velocidade de reação na combinação 1:

V