UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA – UESB
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - DCT
DISCIPLINA: FÍSICO QUÍMICA II
HALOGENAÇÃO DE CETONAS - IODAÇÃO DA
PROPANONA EM MEIO ÁCIDO
ABRIL DE 2019
JEQUIÉ-BA
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Halogenação de cetonas, Trabalhos de Físico-Química
ESTUDO CINÉTICO DA REAÇÃO DA ACETONA COM IODO
Tipologia: Trabalhos
2019
1 / 9
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA – UESB
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - DCT
DISCIPLINA: FÍSICO QUÍMICA II
HALOGENAÇÃO DE CETONAS - IODAÇÃO DA
PROPANONA EM MEIO ÁCIDO
ABRIL DE 2019
JEQUIÉ-BA
ESTUDO CINÉTICO DA REAÇÃO DA ACETONA COM IODO
1. INTRODUÇÃO
Todas as reações químicas ocorrem a velocidades que dependem principalmente da natureza dos reagentes, de sua concentração, temperatura, e da presença ou não de catalisadores. Muitas reações, tais como explosões de misturas de hidrogênio e oxigênio, ocorrem tão rapidamente que a determinação acurada de suas velocidades se torna difícil. Já outras reações, tal como o enferrujamento de algumas ligas, ocorrem tão lentamente que, novamente, é muito difícil de se medir a velocidade de reação. Por outro lado, existem muitas reações que ocorrem a velocidades intermediárias, fáceis de se medir. Um desses casos será investigado nessa prática.
Levando em consideração a estrutura atômico-molecular da matéria, uma reação química pode ocorrer somente quando os átomos, íons, ou moléculas dos reagentes estão em contato. Assim, a velocidade de uma dada reação depende da frequência com que as partículas reagentes colidem. Nem todas as colisões levam a uma reação química, pois muitas vezes elas não satisfazem os requisitos energéticos para que a reação ocorra. Em alguns casos, as moléculas colidem com energia suficiente, mas em orientações inapropriadas para que a reação se complete. Os principais fatores que afetam a velocidade de uma reação são aqueles que afetam as colisões entre as partículas. Assim, um aumento na concentração de reagentes, aumenta a velocidade da reação porque as colisões se tornam mais frequentes. Um aumento de temperatura aumenta a energia cinética das partículas e consequentemente a energia das colisões também será maior. O aumento da superfície exposta também aumenta a velocidade da reação pois um maior número de partículas poderá sofrer colisões.
Nesta prática foi estudado a reação da acetona com iodo em solução aquosa, catalisada por ácido, a fim de determinar seus parâmetros cinéticos:
A expressão da velocidade para esta reação é:
v = k[acetona]a^ [H+^ ]b^ [I 2 ] c^ Equação 1
Pelo mesmo procedimento pode-se determinar b (a ordem da reação com relação a H+), fazendo-se variar a concentração do íon hidrogênio, enquanto as demais concentrações permanecem constantes. E, lembrando que c=0, pode-se, portanto, determinar o valor de k à temperatura ambiente.
A dependência da constante de velocidade com a temperatura pode ser investigada realizando-se vários ensaios nas mesmas condições de concentração, variando-se apenas a temperatura. A expressão matemática que relaciona a constante de velocidade com a temperatura é chamada equação de Arrhenius:
k= Ae-Ea/RT^ Equação 4 sendo A o coeficiente de proporcionalidade, T a temperatura em Kelvin, R a constante universal dos gases (8.314 J/Kmol) e Ea a energia de ativação da reação.
- RESULTADOS E DISCUSSÃO Precisou-se de sete ensaios para estudar os parâmetros cinéticos entre as soluções de propanona, ácido clorídrico, iodo e água destilada. Determinaram-se os parâmetros fazendo-se vários ensaios, à mesma temperatura, tendo variação apenas na concentração de um dos reagentes. Entre esses parâmetro em estudo destacou-se a velocidade e a concentração das reações.
Tabela 1 : Concentração das Soluções em mL. I II III IV V VI VII
HCl (^) (mL)^100 50 25 100 100 100
Acetona(mL)^100 100 50 50 100 100
I 2 (mL)^50 50 50 50 50 50
H 2 O (^) (mL) -^50 75 50 25 75 -
Misturaram-se os reagentes nos seus respectivos tubos e observou-se que a coloração dominante do iodo permaneceu, mas com o passar do tempo e com a agitação por meio da titulação a coloração tornou-se incolor, pois estava na presença de solventes.
Segue abaixo os dados obtidos ao fim de cada titulação e determinação da velocidade de consumo do iodo.
Tabela 2. Volume gasto de tiossulfato de sódio na titulação do iodo. 1 2 3 4 5 6 7 min mL min mL min mL min mL min mL min mL min mL
0,60 (^) 25,5 0,65 (^) 42,6 0,66 (^) 43,8 0,60 (^) 42,2 0,33 (^) 45,1 1,16 (^) 22,0 0,53 (^) 64, 5 29,0 5 40,1 5 41,5 5 40,6 5 43,8 5 20,8 5 62, 10 27,6 10 39,5 10 39,4 10 38,8 10 44,0 10 17,4 10 60, 15 26,3 15 38,4 15 38,9 15 36,9 15 43,3 15 16,5 15 58, 20 25,5 20 37,5 20 37,2 20 35,0 20 42,4 20 15,2 20 57, 25 24,8 25 35,7 25 36,9 25 34,2 25 41,9 25 14,1 25 56, 30 23,1 30 33,0 30 35,4 30 33,3 30 41,7 30 12,3 30 56,
Tabela 3. Concentração final do iodo. 1 2 3 4 5 6 7 Tempo [I 2 ]
- 3,06x10-^4 5,11x10-^4 5,19x10-^4 5,06x10-^4 5,41x10-^4 2,64x10-^4 7,75x10-^4 5 3,48x10-^4 4,81x10-^4 5,00x10-^4 4,87x10-^4 5,26x10-^4 2,50x10-^4 7,48x10-^4 (^10) 3,31x10-^4 4,74x10-^4 4,72x10-^4 4,66x10-^4 5,28x10-^4 2,10x10-^4 7,30x10-^4 15 3,16x10-^4 4,61x10-^4 4,67x10-^4 4,43x10-^4 5,20x10-^4 2,00x10-^4 7,04x10-^4 20 3,06x10-^4 4,50x10-^4 4,46x10-^4 4,20x10-^4 5,10x10-^4 1,82x10-^4 7,00x10-^4 25 3,00x10-^4 4,28x10-^4 4,43x10-^4 4,10x10-^4 5,03x10-^4 1,70x10-^4 6,77x10-^4 30 2,77x10-^4 4,00x10-^4 4,25x10-^4 4,00x10-^4 5,00x10-^4 1,48x10-^4 6,74x10-^4
Tabela 4. Determinação da velocidade de consumo do iodo nos respectivos ensaios. 1 2 3 4 5 6 7 Tempo Velocidade
- (^) 8,50x10-^6 1,31x10-^5 1,31x10-^5 1,41x10-^5 2,73x10-^5 3,80x10-^6 2,44x10-^5 5 1,16x10-^6 1,60x10-^6 1,66x10-^6 1,62x10-^6 1,75x10-^6 8,33x10-^7 2,50x10-^6 10 5,52x10-^7 8,00x10-^7 7,87x10-^7 7,80x10-^7 8,80x10-^7 3,50x10-^7 1,22x10-^6 15 3,51x10-^7 5,12x10-^7 5,18x10-^7 5,00x10-^7 5,77x10-^7 2,22x10-^7 7,82x10-^7 20 2,55x10-^7 3,75x10-^7 3,72x10-^7 3,50x10-^7 4,25x10-^7 1,52x10-^7 5,83x10-^7 25 2,00x10-^7 2,85x10-^7 3,00x10-^7 2,73x10-^7 3,35x10-^7 1,13x10-^7 4,51x10-^7 30 1,54x10-^7 2,22x10-^7 2,36x10-^7 2,22x10-^7 2,78x10-^7 8,22x10-^8 3,74x10-^7
Diante desses dados podem-se elaborar gráficos para analisar o comportamento do iodo em cada ensaio, durante a titulação com o decorrer do tempo proposto pela prática ao variar apenas a concentração de um dos reagentes. Segue abaixo:
Gráfico 4. Gráfico do ensaio 4 de lnVo em função de ln[I 2 ].
Gráfico 5. Gráfico do ensaio 5 de lnVo em função de ln[I 2 ].
Gráfico 6. Gráfico do ensaio 6 de lnVo em função de ln[I 2 ].
7,
7,
7,
7,
7,
7,
7,
7,
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
ln [I
] 2
ln Vo
7,
7,
7,
8
8,
8,
8,
0 2 4 6 8 10 12 14 16
ln [I
] 2
ln Vo
8,
8,
8,
8,
8,
8,
8,
8,
8,
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
ln [I
] 2
ln Vo
Gráfico 7. Gráfico do ensaio 7 de lnVo em função de ln[I 2 ].
Ordem de reação da propanona
Dividindo as leis de velocidade V 1 e V 4 :
Ordem de reação do íon hidrogênio
Dividindo as leis de velocidade V 1 e V 2 :
Diante desses resultados a lei de velocidade será definida como:
A partir do momento que se encontra as ordens de reação, torna-se possível determinar os valores da constante de cada um dos ensaios.
7,
7,
7,
7,
7,
7,
7,
7,
7,
0 2 4 6 8 10 12 14 16
ln [I
] 2
ln Vo