Universidade Estadual de Goiás
UnUCET - Anápolis
Química Industrial
Físico-Química Experimental II
Determinação da Ordem da
Reação entre os íons
tiossulfato e íons hidrogênio
Alunos: Bruno Ramos;
Wendel Tiago Mendes.
Professor: Ademir João Camargo
Anápolis, 2005.
1. Introdução
1.1 Ordem de Reação
Se a velocidade de reação macroscópica (observada, empírica ou fenomenológica) para
qualquer reação pode ser expressa por uma equação de velocidade diferencial empírica (ou
lei de velocidade) que contenha um fator da forma k.[A][B] expressando completamente a
dependência da velocidade de reação das concentrações [A], [B]), onde  são expoentes
constantes (independentes da concentração e do tempo) e k é independente de [A] e [B],
então diz que a reação é de ordem  com relação a A; de ordem , com relação a B; e de
ordem total n = . Os expoentes  e  podem ser positivos ou negativos; números
inteiros ou racionais.
O conceito de ordem de reação também é aplicável a processos químicos ocorrentes em
sistemas nos quais acontecem mudanças de concentração (e, portanto, de velocidade de
reação) e não são mensuráveis por si só.
Os valores dos expoentes só podem ser determinados por experimentos, e podem ou não
ser os valores dos coeficientes na equação química balanceada. Os valores dos expoentes
geralmente são 0, 1, 2 ou 3. e até frações.
Quando o valor dos expoentes é 1, diz-se que a reação é de primeira ordem; Se for 2,
segunda ordem e assim por diante.
Quando uma reação apresenta ordens parciais que não são números inteiros, pode-se
determinar as velocidades iniciais
de reação para diversas concentrações de qualquer
componente, mantendo outras concentrações constantes.
2. Objetivo
Determinar a ordem da reação entre os íons tiossulfato e os íons hidrogênio
3. Metodologia
Utilizou-se, nesse experimento, os seguintes materiais:
-
Béquer de 50,0 mL;
2
-
Provetas de 10,0 e 50,0 mL
-
Cronômetro;
-
Solução aquosa de tiossulfato de sódio 0,15M;
-
Solução aquosa de ácido clorídrico 3M;
-
Solução aquosa de ácido clorídrico 1,8M;
-
Solução aquosa de ácido clorídrico 0,6M.
3.1 Parte 1
Pegou-se 5 béqueres, que foram rotulados numa série de A a E. Adicionou-se os volumes
de solução de tiossulfato de sódio 0,15M e água indicados na tabela 1.
Em outra série de 5 béqueres, 5,0 mL de uma solução de ácido clorídrico 3M foram
transferidos para cada um dos béqueres. Sob cada um deles, foi colocado um papel branco
com um X marcado a caneta preta. Aos 5 béqueres com ácido, foram adicionados os
primeiros béqueres, de forma que a cada béquer com ácido correspondia um dos béqueres
rotulados de A a E. Em cada par de béqueres, o tempo era contado a partir do momento em
que as soluções se misturavam até a turvação que impossibilitava a visão do X marcado a
caneta. Os tempos foram anotados e agrupados na tabela 1.
Béquer
A
B
C
D
E
Na2S2O3
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
H2O
5,0
10,0
15,0
20,0
HCl
5,0
5,0
5,0
5,0
5,0
[S2O3]2- (M)
0,125
0,100
0,075
0,050
0,025
t (s)
24
28
40
60
135
Tabela 1: Dados coletados da parte 1 do experimento.
3.2 Parte 2
Procedeu-se como na parte A, utilizando as quantidades de solução de tiossulfato e de ácido
clorídrico indicadas na tabela 2:
Béquer
Na2S2O3
[HCl] (mL / M)
[HCl] (M)
[S2O3]2- (M)
t (s)
A1
B1
C1
(mL)
25,0
25,0
25,0
5,0 / 3,0
5,0 / 1,8
5,0 / 0,6
0,5
0,3
0,1
0,125
0,125
0,125
40
30
26
Tabela 2: Dados coletados da parte 2 do experimento.
4. Resultados e Discussão
3
4.1 Parte 1
4.1.1 Cálculo da concentração final de tiossulfato de sódio
Através da fórmula C1V1 = C2V2. Assim:
A:
C1AV1A = C2AV2A =>
C2A = C1AV1A x V2A-1
C2A = (0,15 x 25) : (30)
C2A = 0,125 M
B:
C1BV1B = C2BV2B =>
C2B = C1BV1B x V2B-1
C2B = (0,15 x 20) : (30)
C2B = 0,100 M
C:
C1CV1C = C2CV2C
=>
C2C = C1CV1C x V2C-1
C2C = (0,15 x 15) : (30)
C2C = 0,075 M
D:
C1DV1D = C2DV2D
=>
C2D = C1DV1D x V2D-1
C2D = (0,15 x 10) : (30)
C2D = 0,050 M
E:
C1EV1E = C2EV2E =>
C2E = C1EV1E x V2E-1
C2E = (0,15 x 5) : (30)
C2E = 0,025 M
4.1.2 Cálculo da concentração final de ácido clorídrico
Nota-se pela tabela 1 que os volumes inicial e final são constantes para cada béquer. Sendo
assim, tem-se que C1HCl = 3M
C1HClV1HCl = C2HClV2HCl
=>
C2HCl = C1HClV1HCl x V2HCl-1
C2HCl = (3 x 5) : (30)
C2B = 0,5 M
Como a concentração de HCl é grande em comparação à concentração de Na2S2O3, podese considerá-la constante. Então, a equação de velocidade inicial fica:
V0 = κ [Na2S2O3]0a
4.1.3 Cálculo da ordem da reação
4
Variação de log (t -1) em função de log [S2O3] 2-1,7
-1,6
-1,5
-1,4
-1,3
-1,2
-1,1
-1
-0,9
-0,8
-1,2
y = 1,0881x - 0,3768
-1,4
log t-1
-1,6
-1,8
-2
-2,2
log [S2O3]
2-
O gráfico acima mostra, dentro dos erros experimentais, a variação linear; tendo a reta uma
inclinação de – como pode ser observado pelo gráfico – 1,0881. Esse valor corresponde à
ordem parcial da reação em relação à espécie [S2O3]2-.
Para se determinar a lei de velocidade, resta conhecer a ordem parcial da reação em
relação à espécie H+.
Variação de log (t-1) em função de log [H] +
-1,1
-1
-0,9
-0,8
-0,7
-0,6
-0,5
-0,4
-1,41
log t-1
-1,46
-1,51
-1,56
y = -0,2458x - 1,6475
-1,61
log [H]+
Portanto, sendo a reação química representada pela equação
S2O3(aq)2- + H(aq)+ -> S(s) + SO2(g) + H2O(l)
Então, a lei da velocidade para a reação é dada por:
v = k. [S2O32-]1,0881[H+]-0,2458
5
5. Conclusão
A partir dos dados obtidos em laboratório, pôde-se determinar as ordens parciais de reação
para a reação entre os íons tiossulfato e íons hidrogênio.
6. Bibliografia
SILVA,
V.
J.
Apostila
de
Físico-Química
Experimental
II.
Disponível
online
em:
http://paginas.terra.com.br/educacao/ademir/. Universidade Estadual de Goiás: Anápolis, Brasil. 2004.
CLARK, J. Orders of Reaction and Rate Equations.
Chemguide,
© 2002. Disponível online em:
http://www.chemguide.co.uk/physical/basicrates/orders.html#top. Acessado em 03.09.05
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