Determinação da constante e ordem da reação entre o Cristal Violeta e NaOH

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS DEPART DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA EN GENHARIA QUÍMICA QUÍMIC A

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA DAS REAÇÕES

Experie!"# $ Re%"#re& I'e%i& ( B%"e)%'% Pr#*+, A'ri%!% P%-)% Ferreir%

Guilherme M. Palma

RA 417386

Leonardo L. E. Santo

RA 417459

Letíia Arthu!

RA 499"64

Maro #. $u%u&a

RA 417'89

Rodri(o $a)ardo $il(ueira!

RA 417343

*hia(o R. Antoniolli

RA 4174'4

S.# C%r)#&/ 01 'e #-"-2r# 'e 0345

Sum+rio ,-)etio!.................................... ,-)etio!........................................................... .............................................. .............................................. .............................................. ...................................... .................3 ..3 1.

/ntrodu0o............................... /ntrodu0o...................................................... .............................................. .............................................. ..........................................................3 ...................................3

'.

Materiai! e M2todo!.................................... M2todo!........................................................... .............................................. .............................................. ...................................... ...............44

3.

4.

'.1

Prearo! Prearo! da! !olu0 !olu0e!... e!........ .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... ......... ......... ............. ................. ................... ...........5 .5

'.'

Aomanhamento Aomanhamento da rea0o................................ rea0o....................................................... .............................................. ...........................................5 ....................5

'.3

*ratam *ratamento! ento! do! dado!..... dado!.......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .............. .........66

'.3.1

M2todo M2todo ieren ierenial.. ial....... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... ......... ......... .......... .............. .............6 ....6

'.3.'

M2todo /nte(ral.............................. /nte(ral.................................................... ............................................. .............................................. ....................................... ................77

'.3.3

etermin etermina0 a0oo do! armetro! armetro! da eua0o de Arrheniu!. Arrheniu!...... .......... ......... ......... .......... .......... ......... ......... .......... ............ .......88

Re!ultado!............................... Re!ultado!...................................................... ............................................. ............................................. ...........................................................9 ....................................9 3.1

A)u!te! A)u!te! reali realiado! ado! elo M2todo M2todo ier iereni enial.... al......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... ........... .........1" ...1"

3.'

A)u!te! A)u!te! realiad realiado! o! ara o M2todo M2todo /nte(ral.. /nte(ral....... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... ......... ........... ................. .................1 .......1''

3.3

etermin etermina0 a0oo da ordem (lo-al (lo-al da rea0o... rea0o....... ......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ..........1 .....144

3.4

etermin etermina0 a0oo da Ener(ia Ener(ia de Atia0 Atia0o... o........ .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. .........15 .15

3.5

ado!! da Literatura ado Literatura..... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. ..........19 ..19

i!u!!e!................................. i!u!!e!........................................................ ............................................. ............................................. .............................................. ................................'1 .........'1

#onlu!o.............................. #onlu!o..................................................... .............................................. .............................................. .............................................. ...........................................'4 ....................'4 :i-lio(raia............................. :i-lio(raia................................................... ............................................. .............................................. .................................................................'5 ..........................................'5

O26e"i7#& , e;erimento realiado tee omo o-)etio a an+li!e de dado! da rea0o em -atelada do orante ri!tal ioleta om a -a!e hidr<;ido de !
'

on!tante! in2tia!= ordem de rea0o e ener(ia de atia0o. A
4+ I! I!"r "r#' #'-8 -8.# .# Para a determina0o da ordem de uma rea0o r ea0o 2 o!!íel !e utiliar a mudan0a de olora0o do meio reaional omo armetro a !er e!tudado. A mudan0a da olora0o da !olu0o e!t+ relaionada > aria0o da onentra0o de erta !u-!tnia ue ont2m or no meio. Pode?!e aliar= or e;emlo= a t2nia da e!etrootometria ara a o-ten0o da onentra0o da e!2ie em !olu0o. e aordo om a lei de Lam-ert?:eer= a radia0o inidente !o-re um líuido= ao !er erorrido or um ei;e lumino!o= 2 maior do ue a radia0o emer(ente= e e!!a dieren0a= orre!ondente > ener(ia a-!orida= aria de aordo om a onentra0o da !u-!tnia a-!orente re!ente no meio. Portanto= odemo! o-!erar a-ai;o ue a a-!or-nia e!t+ diretamente relaionada > onentra0o da !u-!tnia ue a-!ore a ener(ia= ao aminho
I I 0

¿ ε A . C A . w

@1

Em ue= A 2 a a-!or-nia= / " e / !o a! inten!idade! da lu entrando e !aindo= re!etiamente= da !olu0o= B A rere!enta o oeiiente de e;tin0o molar e C o aminho
3

A lei de eloidade ara e!!a rea0o ode !er e;re!!a da !e(uinte ormaF −¿ ¿

OH

¿ ¿

v=

−d [ CV ] ] dt

@' n

=k [ CV ] ] ¿

Em ue %= n e m !o armetro! de!onheido!. de!onheido!. Para e!te e;erimento= temo! omo hi
n

@3

,ndeF −¿

¿

OH

¿ ¿ k 2= k ¿

@4

A determina0o determina0o da ordem de rea0o r ea0o e da! on!tante! de eloidade ode !er eita a artir do! m2todo! dierenial e inte(ral de an+li!e do! dado! o-tido!= a ener(ia de atia0o 2 retirada da eua0o de Arrheniu! lineariada.

0+ M% M%"e "eri ri%i& %i& e M9 M9"# "#'# '#&& a realia0o do e;erimento oram utiliado! o! !e(uinte! !e(uinte! materiai!F 4

• • • • • • • • • • •

Solu0o de ri!tal ioleta 1 (L Solu0o de hidr<;ido de !
0+4

Prep%r#& '% '%& &# &#)-8:e&

A! rimeira! !olu0e! a !erem rearada! oram 5" mL de a,H "="1 molL e "='5 molL. Para a rimeira !olu0o= ietou?!e '" mL da !olu0o de e!toue em um -alo olum2trio de 5" mL omletando o olume om 3" mL de +(ua de!tilada. A !olu0o de a,H "='5 molL )+ tinha a me!ma onentra0o da !olu0o de e!toue= !endo nee!!+rio aena! omletar omletar o olume do -alo olum2trio om a me!ma. Em !e(uida rearou?!e a rimeira !olu0o de ri!tal ioleta ara a rea0o= de onentra onentra0o 0o de 4=9N1"O?5 molL. $oram adiionado! 1 mL da !olu0o de e!toue de ri!tal ioleta em um -alo olum2trio de 5" mL= tendo !eu olume omleto om +(ua de!tilada. E!!a onentra0o oi e!olhida de maneira a manter o a,H em (rande e;e!!o na rea0o.

0+0

A;#p%!<%e!"# '% re%8.#

#om a! !olu0e! de ri!tal ioleta e hidr<;ido de !
$oi orneida a ura de ali-ra0o= e;re!!a na eua0o 5= ara a onentra0o de ri!tal ioleta em un0o da a-!or-nia medida no aarelhoF |¿|49752,07 ∗CV

@5

F IGURA IGURA 2. C URVA URVA DE DE CALIBRAÇÃO CALIBRAÇÃO PARA CONCENTRAÇÃO DE DE CRISTAL CRISTAL VIOLETA ".6 ".5 ".4

A-!or-nia

@;  4975'."7; RS  1

".3 ".' ".1 " "."EQ""

'."E?"6

4."E?"6

6."E?"6

8."E?"6

1."E?"5

1.'E?"5

#onent ra0o de #K @molL @molL

A artir do! dado! o-tido! de a-!or-nia durante a rea0o= alulou?!e a onentra0o de ri!tal ioleta no deorrer do temo om a eua0o 5. Para Para o trat tratam amen ento to do! do! dado dado!! in2 in2ti tio o!! ole oleta tado do!! utili utilio ou? u?!e !e o! m2to m2todo do!! diere diereni nial al e inte(r inte(ral. al. , m2tod m2todoo diere diereni nial al determ determina ina a! eloi eloidad dade! e! de rea0o rea0o diretamente ela! deriada! da ura in2tia e;erimental. T+ o m2todo inte(ral reuer ue !e !uonha um alor ara a ordem de rea0o e= atra2! do! re!ultado! da re(re!!o linear o-tido!= )ul(ar !e a !uo!i0o eita oi !ati!at
0+=+4 0+ =+4 M9 M9"# "#'# '# Di* Di*er ere! e!;i ;i%) %) , m2todo dierenial ode !er utiliado uando a rea0o 2 irreer!íel e !e a eloidade de rea0o deende e!!enialmente da onentra0o de um rea(ente. r ea(ente. Em uma rea0o om a! araterí!tia! de!rita! temo!F 6

−r A= k 2∗C A

n

@6

Em um reator -atelada i!ot2rmioF dCa dt

=−k 2∗C A

n

@7

Aliando o lo(aritmo natural em am-o! o! lado! na eua0o anterior temo!F

ln

( ) dCa dt

=ln k 2 + n∗ln C A

@8

#om a eua0o lineariada= odemo! o-ter o alor da ordem de rea0o U em um (r+io de ln @d# Adt or ln @#A. A o-ten0o o-ten0o do! dado! de d#Adt oi eita atra2! da! !e(uinte! 
( ) d C A dt

=

t 0 0

−3∗C A 0 + 4∗ C A 1 −C A 2 2∗ Δ t

@9

Ponto! intermedi+rio!F

( ) d C A dt

ti

=

1 2∗ Δ t

∗( C A (t +1) −C A ( t −1) )

@1"

Vltimo ontoF

( ) d C A dt

= f

1

∗( C A ( f − − 2) + 4∗C A ( f −1 ) + 3∗C Af )

@11

2∗ Δ t

0+=+ 0+ =+00 M9 M9"# "#'# '# I! I!"e "e>r >r%) %)

7

, !e(undo m2todo utiliado ara !uor a ordem de rea0o oi o m2todo inte(ral. e!te m2todo= !o !uo!ta! orden! de rea0o= a eua0o da eloidade de rea0o 2 inte(rada e eriia?!e ual ordem de rea0o lea a um melhor a)u!te do! dado!. A artir artir da! eua0e! ' e 3 o-tee?!e a eua0o 1'= a-ai;o. E!ta oi inte(rada= omo india a eua0o 13. −d [ CV ] ] dt [ CV ]

=k 2∗[ CV ] ]n

d [ CV ]

∫

[ CV ] ]

n

[CV ]0

@1'

t

=−k 2∗∫ dt

@13

t 0

A e;re!!o re!ultante da re!olu0o da eua0o 13 deende do alor de n= ue orre!onde > ordem de rea0o= na me!ma. Para n"= o-t2m?!e a rela0o e;re!!a na eua0o 14= enuanto ue ara n  1 temo! a e;re!!o mo!trada na eua0o 15. T+ ara n  '= tem?!e a e;re!!o dada na eua0o 16.

[ CV ] ]=[ =[ CV ]0−k 2 t

@14

ln [ CV ] ] =ln [ CV ] ] 0− k 2 t

@15 1

[ CV ]

−

1

[ CV ] ]0

= k 2 t

@16

0+=+= De"er De"eri!%8.# i!%8.# '#& p%r?e" p%r?e"r#& r#& '% '% e@-%8.# e@-%8.# 'e 'e Arr
( ) − Ea

@17

RT

Lineariando a eua0o anterior temo!F

8

1 ln k =ln A −

∗ Ea

T

@18

R

Em ue R 2 a on!tante do! (a!e! ideai! @1=98.1" ?3 %al.mol?1.W ?1. A!!im= tra0ando um (r+io do lo(aritmo neeriano da! on!tante! in2tia! elo iner!o da temeratura= 2 o!!íel enontrar o alor da ener(ia de atia0o elo oeiiente an(ular da reta. Enontra?!e tam-2m a on!tante r2?e;onenial A elo oeiiente linear = omo mo!trado a !e(uirF b=

− Ea R

Ea =−b∗ R

⇒

c =lnA ⇒ A = e

@19

c

@'"

=+ Re&&-)" )"%' %'##& urante a r+tia= aomanhou?!e o de!enolimento da rea0o entre o #ri!tal Kioleta Kioleta e o Hidr<;ido de S
N%OH  3/343 #)L A ! CV #)L "=996 '=""E?"5 "=913 1=84E?"5 "=854 1=7'E?"5 "=785 1=58E?"5 "=715 1=44E?"5 "=675 1=36E?"5 "=6'6 1='6E?"5 "=573 1=15E?"5 "=53 1="7E?"5

" & " 6" 1'" 18" '4" 3"" 36" 4'" 48"

N%OH  3/305 #)L A ! CV #)L "=953 1=9'E?"5 "=777 1=56E?"5 "=674 1=35E?"5 "=549 1=1"E?"5 "=457 9=19E?"6 "=397 7=98E?"6 "=33' 6=67E?"6 "='94 5=91E?"6 "='6" 5='3E?"6 9

54" 6"" 66" 7'" 78" 84" 9""

"=5"6 "=489 "=459 "=431 "=398 "=37 "=35

1="'E?"5 9=83E?"6 9='3E?"6 8=66E?"6 8=""E?"6 7=44E?"6 7="3E?"6

54"

"=''9

4=6"E?"6

A!!im= om o! dado! de onentra0e! do ri!tal ioleta o-tido! ao lon(o do temo= oi o!!íel determinar a ordem de rea0o ara ada rea(ente e a on!tante de eloidade da rea0o. oi! m2todo! oram utiliado! ara determinar tai! armetro!= o m2todo inte(ral e o dierenial.

=+4 A6-&" A6-&"e& e& re%)i re%)i%'#& %'#& pe)# M9"#' M9"#'## Di*ere Di*ere!;i%) !;i%) , m2to m2todo do die dieren reni ial al oi oi utili utilia ado do om om intu intuit itoo de !e o-te o-terr uma uma rim rimei eira ra e!timatia da ordem da rea0o. A i(ura 4 e 5 ontYm o! alore! utiliado! ara a on!tru0o do! (r+io! do m2todo dierenial ara a! onentra0e! de "="1" molL e "="'5 molL de a,H= re!etiamente. A! i(ura! 6 e 7 mo!tram o! (r+io! ara a e!timatia da ordem de rea0o om rela0o ao #K @n e da on!tante de eloidade %'. F IGURA IGURA !. D ADOS UTILI"ADOS PARA OBTENÇÃO DO DO A#USTE A#USTE CIN$TICO CIN$TICO PELO M$TODO DIFERENCIAL PARA %N AOH&'0,010 MOL /L. " & " 6" 1'" 18" '4" 3"" 36" 4'" 48" 54" 6"" 66" 7'" 78" 84" 9""

'CV'" ?3=18'45E?"8 ?'=37846E?"8 ?'=14396E?"8 ?'=3'8'1E?"8 ?1=84'47E?"8 ?1=49"73E?"8 ?1=7"847E?"8 ?1=6"797E?"8 ?1=1'''3E?"8 ?6=86739E?"9 ?7=87'37E?"9 ?9=71484E?"9 ?1="'173E?"8 ?1="'173E?"8 ?8="3987E?"9 ?5=35991E?"9

)!('CV'" ?17='63"3"3 ?17=554''731 ?17=658"'411 ?17=57558"44 ?17=8"9574"1 ?18="'1418 ?17=885"8156 ?17=9457"618 ?18=3"536175 ?18=79648'3 ?18=6599"677 ?18=44961136 ?18=39918"51 ?18=39918"51 ?18=63885336 ?19="4431847

)!CV ?1"=8188 ?1"=9"58 ?1"=97'6 ?11="569 ?11=15"3 ?11='"78 ?11='83' ?11=3717 ?11=4497 ?11=496 ?11=53"' ?11=5935 ?11=6565 ?11=7361 ?11=8"91 ?11=8646 1"

F IGURA IGURA . D ADOS UTILI"ADOS PARA OBTENÇÃO DO DO A#USTE A#USTE CIN$TICO CIN$TICO PELO M$TODO DIFERENCIAL PARA %N AOH&'0,02 MOL /L. " & " 6" 1'" 18" '4" 3"" 36" 4'" 48" 54"

'CV'" ?7=11863E?"8 ?4=67317E?"8 ?3=81894E?"8 ?3=63469E?"8 ?'=54596E?"8 ?'="937'E?"8 ?1=7'5''E?"8 ?1='"598E?"8 ?1="8873E?"8 ?9=88'34E?"9

)!('CV'" ?16=457965' ?16=87884'59 ?17="8"7"874 ?17=13"157"' ?17=48617385 ?17=68174"63 ?17=8753'538 ?18='33388'5 ?18=3356671 ?18=43'51693

)!CV ?1"=86'9 ?11="671 ?11='"93 ?11=4145 ?11=5979 ?11=7386 ?11=9174 ?1'="39 ?1'=1619 ?1'='888

F IGURA IGURA (. GR)FICO PARA O A#USTE A#USTE CIN$TICO CIN$TICO PELO M$TODO DIFERENCIAL PARA %N AOH& ' 0,010 MOL /L. @;  a ln@; ?15 ?15 R  a ?16 ?16 ?17 ?17

)!('CV'"

@;  1.44; ? 1.75 R  ".86

?18 ?18 ?19 ?19 ?'" ?'" ?'1 ?'1 ?11.9

?11.7

?11.5

?11.3

?11.1

?1".9

?1".7

?1".5

)!CV

11

F IGURA IGURA *. GR)FICO PARA O A#USTE A#USTE CIN$TICO CIN$TICO PELO M$TODO DIFERENCIAL PARA %N AOH& ' 0,02 MOL /L. @;  a ln@; ?15.5 R  a ?16 ?16 ?16.5 ?17 ?17

@;  1.37; ? 1.61 R  ".98

)!('CV'" ?17.5 ?18 ?18 ?18.5 ?19 ?19 ?1'.5 ?1'.3 ?1'.1 ?11.9 ?11.7 ?11.5 ?11.3 ?11.1 ?1".9 ?1".7 ?1".5

)!CV

e aordo om a eua0o 8= o! oeiiente! an(ulare! e lineare! da! reta! o-tida! no! (r+io! are!entado! na! i(ura! 6 e 7 rere!entam a ordem de rea0o n e ln %'= re!etiamente. A!!im= a ordem e!timada e %' o-tido! elo m2todo dierenial ara a! dierente! onentra0e! de a,H !e enontram na i(ura 8. F IGURA IGURA +. ORDEM RDEM ESTIMADA ESTIMADA E E   2 OBTIDOS PELO M$TODO DIFERENCIAL N%OH #)L "="1" "="'5

! 1=44' 1=371

0 "=44'.

"=17464 L mol?"=44'.!?1 "='""69 L"=371.mol?"=371.!?1

=+0 A6-&" A6-&"e& e& re%)i re%)i%'#& %'#& p%r% # M9"#'# M9"#'# I!"e> I!"e>r%) r%) A im de determinar a ordem de rea0o om rela0o a ada um do! rea(ente!= o ordem (lo-al da me!ma e a! on!tante! de eloidade ne!!e e!tudo= reorreu?!e ao m2todo inte(ral= !uondo ordem de rea0o 1 e ' ara am-a! onentra0e!. ,! dado! utiliado! ara o-ten0o do! a)u!te! !e enontram na! i(ura! 9 e 1". ,! a)u!te! o-tido! ara am-a! a! onentra0e! onentra0e! !e enontram na! na! i(ura! de 11 11 a 14. F IGURA 1 E 2 2 PELO M$TODO IGURA -. D ADOS UTILI"ADOS PARA OBTENÇÃO DOS DOS A#USTES A#USTES DE DE ORDEM ORDEM 1 INTEGRAL PARA %N AOH&'0,010 MOL /L. #r'e 4

#r'e 0 1'

" & " 6" 1'" 18" '4" 3"" 36" 4'" 48" 54" 6"" 66" 7'" 78" 84" 9""

)!C7# CV " "="87" "=1538 "='381 "=3315 "=389" "=4644 "=55'9 "=63"9 "=677' "=7114 "=7747 "=8376 "=9173 "=99"' 1="458

4CV 49951=88 5449'=96 58'57=69 63378=43 69583=31 737"6=77 79476=15 868'7=35 93871=83 983'4='5 1"174'=47 1"839'=31 115434="4 1'5""5='" 134465="5 14'148=77

F IGURA 1 E 2 2 PELO M$TODO IGURA 10. D ADOS UTILI"ADOS PARA OBTENÇÃO DOS DOS A#USTES A#USTES DE DE ORDEM ORDEM 1 INTEGRAL PARA %N AOH&'0,02 MOL /L. " & " 6" 1'" 18" '4" 3"" 36" 4'" 48" 54"

#r'e 4 )!C7# CV "="""" "='"4' "=3464 "=5515 "=7349 "=8757 1="545 1=176" 1='989 1=4'59

#r'e 0 4CV 5''"5=74 64"3"=98 73816=13 9"6'3="8 1"8866=67 1'53'"="8 149855=63 169''4=73 191354=1' '17'57=95

13

F IGURA 1 PELO M$TODO INTEGRAL PARA IGURA 11. GR)FICO PARA O A#USTE A#USTE CIN$TICO CIN$TICO DE DE ORDEM ORDEM 1 %N AOH& ' 0,010 MOL /L. 1.' 1 @;  "; R  1 ".8

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F IGURA 2 PELO M$TODO INTEGRAL PARA IGURA 12. GR)FICO PARA O A#USTE A#USTE CIN$TICO CIN$TICO DE DE ORDEM ORDEM 2 %N AOH& ' 0,010 MOL /L. 16"""" 14"""" 1'"""" @;  1"".51; Q 4571'.36 R  ".99 1"""""

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14

F IGURA 1 PELO M$TODO INTEGRAL PARA IGURA 13. GR)FICO PARA O A#USTE A#USTE CIN$TICO CIN$TICO DE DE ORDEM ORDEM 1 %N AOH& ' 0,02 MOL /L. 1.6 1.4 @;  "; R  1 1.' 1

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F IGURA 2 PELO M$TODO INTEGRAL PARA IGURA 1!. GR)FICO PARA O A#USTE A#USTE CIN$TICO CIN$TICO DE DE ORDEM ORDEM 2 %N AOH& ' 0,02 MOL /L.

1#KI

'5"""" ''5""" '""""" @;  3"7.87; Q 4113".'6 175""" R  ".99 15"""" 1'5""" 1""""" 75""" 5"""" '5""" " " 1"" '" "

3""

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6" "


3.3

De"eri!%8.# '% #r'e >)#2%) '% re%8.#

Para determinar determinar ordem de rea0o rea0o em rela0o rela0o ao a,H @m= a ordem (lo-al (lo-al da rea0o @nQm e a on!tante de eloidade (lo-al @%= re!oleu?!e um !i!tema de dua! eua0e! i(ualando?!e a Eua0o ' lineariada= dada or 4= ara a! onentra0e! de "="1" molL e "="'5 molL e o! alore! de %' o-tido! elo m2todo inte(ral= utiliando? !e a erramenta Soler. A eua0o lineariada e o re!etio !i!tema e!t+ rere!entado ela eua0o eua0o '1.

15

−¿ =0,010 OH ¿

mol L

¿

−¿ =0,025

@'1

mol L

¿

OH ln k 2 −m∗ln ¿ 1

F IGURA R EAÇÃO IGURA 1. DETERMINAÇÃO DA ORDEM RDEM DE DE R EAÇÃO EM EM RELAÇÃO RELAÇÃO AO AO N AOH E E CONSTANTE CONSTANTE DE DE T'30C. VELOCIDADE GLOBAL VELOCIDADE GLOBAL EM T'30C. N%OH #)L "="1" "="'5

0 &(4



S#)7er  3

)! 

"=""1'" "=""'79

"=9'"8

"=""

?'=485"

 "="833

A!!im= n Q m  1=9'"8.

3.4 Determina Determinação ção da da Energia Energia de Ativação

A im de determinar a Ener(ia de Atia0o= utiliou?!e da eua0o de Arrheniu! lineariada= e;re!!a ela eua0o 18. A artir do! dado! de outro! doi! (ruo! em um me!mo me!mo reator reator enami enami!a !ado do > teme temeratu ratura! ra! di!tin di!tinta! ta!== 2 o!!í o!!íel el lotar lotar o lo(ari lo(aritmo tmo neeriano da! on!tante! in2tia! em un0o do iner!o da! temeratura!. ,! dado! e;erimentai! e alulado! ara o-ten0o da! on!tante! in2tia! ara dierente! onentra0e! de a,H na! temeratura! de 15Z# e 35Z# !e enontram na! i(ura! 16 e 17= re!etiamente. F IGURA IGURA 1(. D ADOS EPERIMENTAIS E E DADOS DADOS UTILI"ADOS PARA OBTENÇÃO DOS DOS A#USTES A#USTES DE 1 PELO M$TODO INTEGRAL PARA DUAS CONCENTRAÇÃO DE N N AOH  1C. ORDEM 1 N%OH  " &

3/33=0

#)L

A !

CV #)L

" 1'" '4" 36" 48" 6""

"=314 "=3"5 "=3"4 "='96 "='98 "='97

6=31E?"6 6=13E?"6 6=11E?"6 5=95E?"6 5=99E?"6 5=97E?"6

)!C7# CV "="""" "="'91 "="3'4 "="59" "="5'3 "="557

N%OH

3/333

#)L

" &

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" 3"" 54" 7'" 1"8" 144"

"=573 "=564 "=567 "=55 "=555 "=533

CV #)L 1=15E?"5 1=13E?"5 1=14E?"5 1=11E?"5 1=1'E?"5 1="7E?"5

)!C7# CV "="""" "="158 "="1"5 "="41" "="319 "="7'4 16

96" 1"8" 1'"" 13'" 144" 156" 168" 18"" 19'" '"4" '16"

"='74 "='7' "='64 "='7' "='67 "='6 "='58 "='53 "='48 "='47 "='43

5=51E?"6 5=47E?"6 5=31E?"6 5=47E?"6 5=37E?"6 5='3E?"6 5=19E?"6 5="9E?"6 4=98E?"6 4=96E?"6 4=88E?"6

"=1363 "=1436 "=1734 "=1436 "=16'1 "=1887 "=1964 "='16" "='36" "='4"" "='563

18"" 198" '5'"

"=538 "=539 "=5'3

1="8E?"5 1="8E?"5 1="5E?"5

"="63" "="61' "="913

F IGURA IGURA 1*. D ADOS EPERIMENTAIS E E DADOS DADOS UTILI"ADOS PARA OBTENÇÃO DOS DOS A#USTES A#USTES DE 1 PELO M$TODO INTEGRAL PARA DUAS CONCENTRAÇÃO DE N N AOH  3C. ORDEM 1 N%OH 3/3= " & A ! " 6" 1' " 18 " '4 " 3" " 36 " 54 " 6" " 63 "

"=44 "=338 "='63 "='"6 "=16' "=1'5 "="94 "="6' "="5' "="4

#)L CV #)L 8=84E?"6 6=79E?"6 5='9E?"6 4=14E?"6 3='6E?"6 '=51E?"6 1=89E?"6 1='5E?"6 1="5E?"6 8="4E?"7

)!C7# CV "=5789 "=84'6 1="935 1=3378 1=5781 1=8374 '=1''4 '=5385 '=7144 '=9768

N%OH " &

3/34J A !

#)L CV #)L

" 6" 1'" 18" '4" 3"" 36" 4'" 48" 6"" 66" 7'" 84" 9"" 93" 96" 99" 1"'"

"=53 "=431 "=395 "=3'4 "='93 "='45 "=''4 "=18 "=158 "=133 "="99 "="9' "="68 "="6 "="66 "="56 "="57 "="5'

1="7E?"5 8=66E?"6 7=94E?"6 6=51E?"6 5=89E?"6 4=9'E?"6 4=5"E?"6 3=6'E?"6 3=18E?"6 '=67E?"6 1=99E?"6 1=85E?"6 1=37E?"6 1='1E?"6 1=33E?"6 1=13E?"6 1=15E?"6 1="5E?"6

)!C7# CV "="""" "='"68 "='94" "=49'1 "=59'7 "=7716 "=861' 1="799 1='1"3 1=38'5 1=6778 1=7511 '="534 '=1785 '="83' '='475 '=''98 '=3'16

,! a)u!te! o-tido! elo m2todo inte(ral de ordem 1 do! dado! da! i(ura! 16 e 17 ara o-ter o! dado! in2tio! !e enontram na! i(ura! 18 > '1.

17

F IGURA 1 PELO M$TODO INTEGRAL PARA IGURA 1+. GR)FICO PARA O A#USTE A#USTE CIN$TICO CIN$TICO DE DE ORDEM ORDEM 1 %N AOH& ' 0,032 MOL /L  1C. ".3 ".'5 @;  "; R  ".99 ".'

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F IGURA 1 PELO M$TODO INTEGRAL PARA IGURA 1-. GR)FICO PARA O A#USTE A#USTE CIN$TICO CIN$TICO DE DE ORDEM ORDEM 1 %N AOH& ' 0,000+ MOL /L  1C. ".1 "."9 "."8 @;  "; Q " R  ".89 "."7 "."6 ln@#oI#KI "."5 "."4 "."3 "."' "."1 " " 5" "

1"" "

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18

F IGURA 1 PELO M$TODO INTEGRAL PARA IGURA 20. GR)FICO PARA O A#USTE A#USTE CIN$TICO CIN$TICO DE DE ORDEM ORDEM 1 %N AOH& ' 0,032 MOL /L  3C. '.5 ' @;  "; 1.5 R  ".78

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F IGURA 1 PELO M$TODO INTEGRAL PARA IGURA 21. GR)FICO PARA O A#USTE A#USTE CIN$TICO CIN$TICO DE DE ORDEM ORDEM 1 %N AOH& ' 0,01* MOL /L  3C. '.5 @;  "; R  1

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F IGURA R EAÇÃO IGURA 22. DETERMINAÇÃO DA ORDEM RDEM DE DE R EAÇÃO EM EM RELAÇÃO RELAÇÃO AO AO N AOH E E CONSTANTE CONSTANTE DE DE 1C E 3C. 3C. VELOCIDADE GLOBAL VELOCIDADE GLOBAL PARA PARA AS AS TEMPERATURAS DE 1C T KC 15 35

N%OH #)L "=""3' "="""8 "="33 "="17

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19

A!!i A!!im= m= util utili ian ando do o! dado dado!! do! do! e;e e;erim rimen ento to!! ara ara a! trY! trY! tem temer erat atur ura! a! dierente!= 2 o!!íel enontrar a ener(ia de atia0o da rea0o. ,! dado! utiliado! e o (r+io lotado !e enontram na! i(ura! '3 e '4= re!etiamente. F IGURA ATIVAÇÃO. IGURA 23. D ADOS UTILI"ADOS PARA OBTENÇÃO DA E NERGIA NERGIA DE A T  '88=15 3"3=15 3"8=15

 "="14371 "="833'6 "="3""88

4T (4 "=""347 "=""3'99 "=""3'45

)! ?4='4'57 ?'=48499 ?3=5"36'

F IGURA ATIVAÇÃO EPEROMENTAL. IGURA 2!. GR)FICO PARA DETERMINAR A A E NERGIA NERGIA DE A " ?".5 ?1 ?1.5 ?' )! ?'.5 ?3 ?3.5 ?4 ?4.5

@;  ? 4979.53; Q 13.'1 R  ".44 "

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4T

A!!im= !e(undo a eua0o 18= o oeiiente an(ular 2 i(ual a EaR. Portanto= Ea  9=86 %almol.

=+5

D%'#& '% Li"er%"-r%

A ta-e ta-ela la P ont ont2m 2m o! alo alore re!! de on! on!ta tant ntee de elo eloi ida dade de ara ara die diere rent nte! e! temeratura! e!tudada! or 4/ o alor de ener(ia de atia0o adotado omo reerYnia e o de!io roduido. A ener(ia de atia0o da literatura oi alulada omo de!rito anteriorme anteriormente= nte= ela eua0o eua0o de Arrheniu! Arrheniu! lineariad lineariada. a. A i(ura * mo!tra mo!tra o (r+io (r+io on!truído de ln % em un0o do iner!o da temeratura ara determina0o de Ea.

'"

T ABELA 1. V ALORES DE DE CONSTANTE CONSTANTE CIN$TICA CIN$TICA   PARA PARA DIVERSAS TEMPERATURAS, VALOR DE ENERGIA DE ATIVAÇÃ ATIVAÇÃO O E E DESVIO DESVIO EM EM RELAÇÃO RELAÇÃO AO AO VALOR VALOR EPERIMENTAL EPERIMENTAL .

T KC

T 

'5=4 31=" 35=4

'98=55 3"4=15 3"8=55

 L#)+& "=1683 "='767 "=3867

)!

4T (4 

E%"e# ;%)#)

E%exp ;%)#)

De&7i# 

?1=7818 ?1='849 ?"=95"'

"=""335 "=""3'9 "=""3'4

15="7

9=86

34=6

F IGURA ATIVAÇÃO TERICA IGURA 2. GR)FICO PARA DETERMINAR A A E NERGIA NERGIA DE A " ?".' ?".4 ?".6 ?".8

)! 

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@;  ? 768".96; Q '3.95 R  1

?1.' ?1.4 ?1.6 ?1.8 ?'

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4T

A eua0o eua0o da reta o-tida oi utiliada ara e!tiar o alor da on!tante in2tia % > temeratura de 3"Z#= emre(ada ne!te e;erimento= -em ara a! temeratura! de 15# 15# e 35# 35#..

A ta-el ta-elaa [ ont ont2m 2m o! alo alore re!! o-ti o-tido do!! e o! de!i de!io! o! do! alore alore!!

e;erimentai! em rela0o ao te
T KC

 "e# "e# L#)+&

 exp exp L#)+&

De&7i# 

15 3" 35

"=1691 "='715 "=389'

"="144 "="833 "="3"1

91=5 69=3 9'=3

'1

4.

Di&;-&&:e&

Prim Primei eiram ramen ente te== dete determ rmin inou ou?!e ?!e a meto metodo dolo lo(i (iaa ara ara a dete determ rmin ina0 a0o o do! do! armetro! in2tio!= in2tio!= ordem e on!tante on!tante da rea0o= da rea0o rea0o entre o ri!tal ioleta ioleta @#K e o hidr<;ido de ! 3" # e a(itado or meio de um a(itador ma(n2tio= ondi0e! ue (arantiam a(ita0o e temeratura on!tante!= ato ue elimina erro! e;erimentai! e;erimentai! a!!oiado! a!!oiado! >! aria0e! aria0e! do am-iente. am-iente. Ento= ond onduiu? uiu?!e !e doi! e;erimento! de aordo om a metodolo(ia de!rita no item ' de!!e relat
m2todo inte(ral e o dierenial. Primeiramente= o m2todo dierenial oi utiliado ara !e o-ter uma e!timatia da ordem da rea0o em rela0o ao #K. A! i(ura! 6 e 7 mo!tram o! (r+io! o-tido! ara a e!timatia da ordem de rea0o om rela0o ao #K @n e da on!tante de eloidade %' elo m2todo dierenial ara uma onentra0o de a,H de "="1 e "="'5 molL= re!etiamente. e aordo om a eua0o 8= o! oeiiente! an(ulare! rere!entam a ordem de rea0o n. A!!im= o! alore! e!timado! oram de n 1=44 1=44'' e 1=37 1=3711 e %' "=17464 L"=44'mol?"=44'.!?1 e "='""69 L"=371.mol?"=371.!?1 ara ada um do! e;erimento!. ,! alore! de %' o-tido! elo m2todo dierenial no !ero omarado! om om a lite litera ratu tura ra em ra raoo da! da! unid unidad ade! e! de medi medida da!! no no !ere !erem m on onen eni ion onai ai!! e deenderem do! alore! do a)u!te. A! rimeira! e!timatia! o-tida! da ordem de rea0o em rela0o ao #K de aro;imamente 1= !o um indíio da +lidade da hi
'3

m2todo! relatiamente onordam entre !i uanto > ordem da rea0o em rela0o ao #K= !endo n  1. A 35# 2 inerior auele o-tido > 3"#= o ue no era ra !er o-!erado= uma e ue o aumento da tem temera eratu tura ra ao aore ree e a elo eloi ida dade de da rea0 rea0o o== e % aume aument ntaa om om o aume aument ntoo da temeratura. E!!a di!renia ode !er e;liada elo! erro! e;erimentai!. ,! erro! a-ra a-ran( n(em em de!d de!dee a e;e e;eu0 u0o o errD errDne neaa do e;e e;erim rimen ento to elo elo!! e;e e;erim rimen enta tado dore re!= != ome0ando de!de o rearo da! !olu0e! at2 a e;eu0o da metolo(ia. Kale re!!altar ue ue eram eram 6 e!! e!!oa oa!! ena enarre rre(a (ada da!! de e;e e;eut utar ar o e;e e;erim rimen ento to== !end !endoo uma uma ara ara aomanhar o ronDmetro= outra ara oletar a amo!tra= outra ara onduir a amo!tra ao! doi! e;erimentadore! ue e!taam maniulando o e!etrootDmetro e outro ara laar a u-eta ue !eria u!ada ara a r<;ima amo!tra(em. H+ um erro a!!oiado > ada uma de!!a! etaa!. Al2m di!!o= ada (ruo o!!uía a !ua metodolo(ia e;erimental= o ue roa(a ainda mai! o! erro! e;erimentai!. ,utro ator ue on!i!te em onte de erro e;erimental 2 o in!trumento de medi0o utiliado= o e!etootDmetro= o ual 2 !en!íel > lu e;terna do am-iente e !e e;o!to > ela ode au!ar in!ta-ilidade e intererYnia no! alore! de a-!or-nia. , euiamento e!taa !endo omatilhado or dua! euie! e a tama e!taa on!tantemente !endo a-erta e a e;o!i0o dele > lu ode ter !ido e;re!!ia. e;re!!ia. Por im im= oma omara rand ndo? o?!!e o! alo alore re!! de ener(ia r(ia de atia tia0 0oo o-tid -tidoo e;erimentalmente om o alor da literatura= o-tee?!e um de!io de 34=6]. , a)u!te do! onto! e;erimenta e;erimentai! i! > eua0o eua0o lineariada lineariada de Arrheniu! Arrheniu! no roduiu roduiu um -om '4

alor de R '= )+ ue o! alore! de % no re!eitam o omortamento e!erado= aumentar om a temeratura= omo )+ menionado anteriormente.

C#!;)-&.# A! ordem de rea0o em rela0o a ada um do! rea(ente!= a ordem (lo-al da rea0o -em omo a on!tante de eloidade oram determinado! ara a rea0o do ri!tal ioleta om o hidr<;ido de ! ura ara e!te a!o= roduindo um R ' de "=99146 e "=99"36= enuanto o! alore! de R ' o-tido! elo m2todo dierenial oram de "=856 e "=9846= re!etiamente na ordem re!ente de onentra0e! de a,H. A re!olu0o de um !i!tema de ' eua0e! o!!i-ilitou determinar a ordem de rea0o em rela0o ao a,H e a on!tante de eloidade (lo-al= re!ultando em m  "=9'"8 e %  "="833 L@mol.!. ,! alore! enontrado! ara n e m !o ro;imo! de 1= indiando uma rea0o de rimeira ordem em rela0o a ada um do! rea(ente!. A!!im= onlui?!e ue a ordem (lo-al da rea0o 2 '. Alto! de!io! do alore! da on!tante in2tia (lo-al @% em rela0o ao! alore! te e;eu0o do e;erimento elo! inte(rante! do! (ruo! e a inluYnia da lu am-iente no! alore! de a-!or-nia medido! elo e!etrootYmetro. Por im im= oma omara rand ndo? o?!!e o! alo alore re!! de ener(ia r(ia de atia tia0 0oo o-tid -tidoo e;erimentalmente om o alor da literatura= o-tee?!e um de!io de 34=6]. , a)u!te do! onto! e;erimenta e;erimentai! i! > eua0o eua0o lineariada lineariada de Arrheniu! Arrheniu! no roduiu roduiu um -om alor de R '= )+ ue o! alore! de % no re!eitam o omortamento e!erado= e!erado= deido ao! erro! e;erimentai!. '5

Bi2)i#>r%*i% 4 #,#E/^_,= A. #. L. ` /,G,= H. P. etermina0o de armetro! in2tio! em lu;o om mara de (radiente e dete0o e!etrootom2triaF alia0o > rea0o entre o ioleta de ri!tal e o io hidr<;ido. uím. oa onlineI. '"13= ol.36= n.6= . 9"5?91". /SS "1""? 4"4'. httFd;.doi.or(1".159"S"1""?4"4''"13"""6"""'9. 0 Are!enta0o de !lide! La-orat
'6

Determinação da constante e ordem da reação entre o Cristal Violeta e NaOH

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