Cinética de reacção com corantes e o ião Hidróxido

Páginas: 6 (1282 palavras) Publicado: 23 de outubro de 2013




MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA QUÍMICA E BIOQUÍMICA
INTRODUÇÃO À QUÍMICA FÍSICA


Cinética de reacção com corantes e o ião Hidróxido

Relatório do trabalho prático nº3


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Filipe Patrício nº 37274, João Mendes nº…, Inês Lourenço nº 38191



Resumo
Com a realização deste trabalho pretende-se fazer um estudo cinéticorelativamente aos corantes verde malaquite (MV) e violeta cristal (VC) em condições de pseudo primeira ordem e a várias temperaturas diferentes. Foi-nos atribuído o corante VC.
Para efectuar esse estudo partimos da solução-mãe de corante VC e preparámos dois balões volumétricos de 100 cm3 com 5,0 cm3 de NaOH 0,1 M e 10,0 cm3 de NaOH 0,1 M, respectivamente. Através dos valores da absorvância obtidos emfunção do tempo foi-nos possível determinar a energia de activação e a constante cinética.

Introdução teórica
Os corantes Violeta de Cristal e a Malaquite Verde
Os corantes Violeta de Cristal e Malaquite Verde são compostos orgânicos solúveis em água, que contêm um catião responsável pela cor (cromóforo). Ao reagirem com um ião hidróxido (OH-), no átomo de carbono central, a conjugação entre osanéis de benzeno é interrompida e a molécula torna-se incolor. Deste modo, com a adição de hidróxido de sódio este, vai transformar o catião numa base carbinol, isto é, não ressonante.







A solução preparada do corante escolhido com uma base (NaOH) vai descolorando ao longo do tempo, sendo previsível que á medida que a solução vai descolorando, a concentração do corante diminuiproporcionalmente com a absorvância medida no espectro do visível (590 nm para o violeta cristal).

Ordem de uma reacção e Lei da velocidade
Tratando-se de uma reacção bimolecular (corante + ião), seria de esperar que a reacção obedecesse á cinética de 2ª ordem, isto é:


No entanto, o Ião Hidróxido tem uma concentração muito superior ao corante, portanto a percentagem consumida do ião será muitoreduzida. Nestas condições podemos diminuir a ordem global da reacção e simplificar a equação cinética. Desta forma, assumimos que a velocidade da reacção depende do reagente que varia, neste caso o corante.
Assim, a lei da velocidade para esta reacção será:



Passámos a designar esta expressão como constante de cinética de pseudo-primeira ordem.
Mas, ao considerar que se trata de umareacção de 1ª ordem, podemos ainda afirmar:


Que por sua vez pode ser traduzido em:


Energia de activação
A energia de activação é basicamente a energia mínima necessária que se tem de fornecer ao reactor para que ocorra uma reacção química. Para que este fenómeno ocorra (o que significa um aumento de energia potencial), é necessário haver uma alteração na orientação molecular. Acontece queuma reacção química trata-se disso mesmo, uma alteração da estrutura molecular dos reagentes de forma a criar produtos. Contudo, os reagentes têm de passar por um estado de energia mas elevado antes de se transformarem em produtos (estado de transição).


Dito isto, é-nos possível concluir previamente que existe uma diferença de energia entre o estado de transição e os reagentes. Esta diferençade energia é o que se tem de fornecer ao sistema de forma a conquistar a energia que se opõe á transformação de reagentes em produtos.

Esta energia mínima dos reagentes denomina-se de energia de activação, que é dada pela equação de Arrhenius


Em que A é uma constante pré-exponencial para a reacção, Ea é a energia de activação, R a constante dos gases perfeitos e T a temperatura.
Porúltimo, podemos aplicar a função ln á equação de forma a obter uma relação entre ln(k) e 1/T, onde –Ea/R é o declive.


Absovância
Através da leitura directa do espectrómetro, podemos determinar a absorvâcia (A). Este aparelho é regulado com o comprimento de onda de 590 nm, no caso do violeta cristal; a quantidade de radiação absorvida é a absorvância. A lei de Beer diz-nos ainda que a...
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