CINÉTICA QUÍMICA FILIPE FERNANDES SZYMANSKI DE TOLEDO 15730 THALES CARVALHO SOARES DA SILVA 15751.

CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA

FILIPE FERNANDES SZYMANSKI DE TOLEDO 15730 FILIPE FERNANDES SZYMANSKI DE TOLEDO 15730

THALES CARVALHO SOARES DA SILVA 15751THALES CARVALHO SOARES DA SILVA 15751


As reações ou transformações químicas As reações ou transformações químicas se ocupam com a formação de novas se ocupam com a formação de novas substâncias a partir de um dado conjunto substâncias a partir de um dado conjunto de reagentes.de reagentes.

E as velocidade das reações? Por que E as velocidade das reações? Por que as estudamos?as estudamos?


A cinética química é o ramo da química que A cinética química é o ramo da química que estuda as velocidades das reaçõesestuda as velocidades das reações

Suas aplicações:Suas aplicações:

- Saúde: alimentos, medicamentos, odontologia- Saúde: alimentos, medicamentos, odontologia

- Indústria e construção: enferrujamento do aço- Indústria e construção: enferrujamento do aço

- Energia: queima de combustível- Energia: queima de combustível

Fatores que interferemFatores que interferem

Concentração dos reagentesConcentração dos reagentes

TemperaturaTemperatura

CatalisadorCatalisador

Área superficial dos reagentesÁrea superficial dos reagentes


Velocidade de reaçãoVelocidade de reação

Considere a reação:Considere a reação:A → BA → B

A velocidade média é: A velocidade média é:

Velocidade média = - Velocidade média = - ∆ (mol de [A]∆ (mol de [A] ∆t

Velocidade média = Velocidade média = ∆ (mol de B) ∆t


Velocidade em termos de concentraçãoVelocidade em termos de concentração

Vm = Vm = ∆ [ ]

∆t

Velocidade de reação e estequiometriaPara a reação

aA + bB → cC + dDa velocidade é:

V = - 1 ∆[A] = - 1 ∆[B] = 1 ∆[C] = 1 ∆[D]

a ∆t b ∆t c ∆t d ∆t


Dependência entre a velocidade e a Dependência entre a velocidade e a concentraçãoconcentraçãoQuanto maior a concentração dos reagentes, Quanto maior a concentração dos reagentes, maior será a velocidade da reação e vice-versa.maior será a velocidade da reação e vice-versa.

Lei de velocidadeLei de velocidade

v = k . [A]ª. [B]v = k . [A]ª. [B]bb a constante k é a constante da velocidade a constante k é a constante da velocidade (também chamada velocidade específica da (também chamada velocidade específica da reação) reação)


Variação da concentração com o tempoVariação da concentração com o tempoPara uma reação do tipo A → C, obtém-se os Para uma reação do tipo A → C, obtém-se os seguintes gráficos (concentração versus o seguintes gráficos (concentração versus o tempo):tempo):


Reações de primeira ordem Reações de primeira ordem Para uma reação do tipo Para uma reação do tipo

A → produtosA → produtos

a lei de velocidade é a lei de velocidade é

v = - v = - ∆[A] = k [A] ∆t

com métodos do cálculo diferencial, tem-se que:

ln [A]t = - k . t + ln [A]0

↕ ↕ ↕ ↕

y = m . x + b


Meia-vidaMeia-vidaTempo necessário para que a concentração Tempo necessário para que a concentração inicial caia à metadeinicial caia à metade

ln ln ½[A]½[A]00 = - k . t = - k . t1/21/2

[A][A]0 0

ln½ = - k. tln½ = - k. t1/21/2

tt1/21/2 = - = - ln½ln½ = = 0,6930,693 k k k k

*meia-vida independente da concentração inicial*meia-vida independente da concentração inicial


Reações de segunda ordemReações de segunda ordem

v = [A]v = [A]²²

a partir do cálculo diferencial:a partir do cálculo diferencial:

1 1 = k.t + = k.t + 1 1 [A][A]t t [A] [A]00

*Esta equação também tem a forma da equação de uma reta.*Esta equação também tem a forma da equação de uma reta.

tt1/21/2 = = 1 1 k[A]k[A]0 0

meia-vida – concentração inicial do reagente.meia-vida – concentração inicial do reagente.


O modelo da colisão: O modelo da colisão: fatores da fatores da velocidade vistos em nível molecularvelocidade vistos em nível molecular

REAÇÃO =REAÇÃO =

COLISÃO (ECOLISÃO (Eaa, T e [ ]), T e [ ])

++DIREÇÃODIREÇÃO

TemperaturaTemperatura

Interfere na constante de velocidade: cada 10 K Interfere na constante de velocidade: cada 10 K duplica o valor de kduplica o valor de k

DireçãoDireção

Em 10¹³ colisões aproximadamente 1 (uma) Em 10¹³ colisões aproximadamente 1 (uma) forma um produtoforma um produto

Energia de AtivaçãoEnergia de Ativação

Energia necessária para que ocorra uma reaçãoEnergia necessária para que ocorra uma reação


A equação de ArrheniusA equação de Arrhenius

Verifica-se que o aumento da temperatura não é Verifica-se que o aumento da temperatura não é linear com o da velocidadelinear com o da velocidade

k = A ek = A e–Ea/RT–Ea/RT

obs: maior Eobs: maior Eaa menor k, menor velocidade menor k, menor velocidade


Mecanismos de reação: explicam a reação ao Mecanismos de reação: explicam a reação ao invés de representá-lainvés de representá-la

Etapa elementar – Etapa elementar – processos ocorrem em um único processos ocorrem em um único eventoevento

Tipos de moléculas reagentes = molecularidade da Tipos de moléculas reagentes = molecularidade da etapaetapa

1 molécula envolvida = reação unimolecular1 molécula envolvida = reação unimolecular2 moléculas = reação bimolecular2 moléculas = reação bimolecular3 moléculas = reação termolecular (mais rara)3 moléculas = reação termolecular (mais rara)

Lei de velocidade de etapa elementarLei de velocidade de etapa elementar

• Unimolecular Unimolecular

A → produtoA → produto velocidade = k.[A]velocidade = k.[A]

• BimolecularBimolecular

A + B → produtos velocidade = k.[A].[B]A + B → produtos velocidade = k.[A].[B]


Várias etapasVárias etapas

Equação química do processo total = soma das Equação química do processo total = soma das equações das etapasequações das etapas

Intermediários – substâncias produzidas e Intermediários – substâncias produzidas e consumidas nas diferentes etapasconsumidas nas diferentes etapas

Lei de Velocidade para várias Lei de Velocidade para várias etapasetapas

Etapa 1 = + lentaEtapa 1 = + lenta

Velocidade total = velocidade dessa etapaVelocidade total = velocidade dessa etapa

Etapa 1 = + rápidaEtapa 1 = + rápida

Produto = intermediário → instávelProduto = intermediário → instável

Etapa 1 (rápida): NOEtapa 1 (rápida): NO(g)(g) + Br + Br2(g)2(g) ↔ NOBr ↔ NOBr2(g)2(g) k k11 (direta), k (direta), k-1 -1 (inversa)(inversa)

Etapa 2 (lenta): NOBrEtapa 2 (lenta): NOBr2(g)2(g) + NO + NO(g)(g) → 2NOBr → 2NOBr(g)(g) k k22 para a reação para a reação

• Equilíbrio: kEquilíbrio: k11[NO][Br[NO][Br22] = k] = k-1-1[NOBr[NOBr22] → [NOBr] → [NOBr22] =] = k k11 [NO][Br [NO][Br22]] kk-1-1

Substituindo:Substituindo:

v = kv = k22 kk1 1 [NO][Br[NO][Br22][[NO] = k[NO]][[NO] = k[NO]22[Br[Br22]] kk-1-1


CatalisadorCatalisador

• Aumenta a velocidade sem sofrer modificação permanenteAumenta a velocidade sem sofrer modificação permanente

Catálise homogênea: catalisador e reagentes estados físicos iguaisCatálise homogênea: catalisador e reagentes estados físicos iguais

NONO(g)(g) *catalisador *catalisador

SOSO2(g)2(g) + + ½ O½ O2(g)2(g) → SO → SO2(g)2(g)

Catálise heterogênea: catalisador e reagentes estados físicos Catálise heterogênea: catalisador e reagentes estados físicos diferentesdiferentes

PtPt(s)(s) *catalisador *catalisadorSOSO2(g) 2(g) + + ½ O½ O2(g)2(g) → SO → SO3(g)3(g)


• Reação com e sem catalisador:Reação com e sem catalisador:


EnzimasEnzimasAs enzimas são um grupo muito importante de proteínas e todas as As enzimas são um grupo muito importante de proteínas e todas as reações químicas do organismo responsáveis pelo metabolismo do reações químicas do organismo responsáveis pelo metabolismo do corpo humano só são possíveis através da ação catalítica das corpo humano só são possíveis através da ação catalítica das enzimas.enzimas.


Referências bibliográficasReferências bibliográficas

• Enzimas, metabolismo e ... GastronomiaEnzimas, metabolismo e ... Gastronomia. Disponível em: . Disponível em: <<http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/ba/Induced_fit_diagram_ptba/Induced_fit_diagram_pt..svgsvg/648px-/648px-Induced_fit_diagram_ptInduced_fit_diagram_pt..svg.pngsvg.png > Acesso > Acesso em: 02 de maio de 2008.em: 02 de maio de 2008.

• DALTON, Michael. Química: ciência central, Cinética DALTON, Michael. Química: ciência central, Cinética Química. Cap.14, p. 324-344. Química. Cap.14, p. 324-344.

CINÉTICA QUÍMICA FILIPE FERNANDES SZYMANSKI DE TOLEDO 15730 THALES CARVALHO SOARES DA SILVA 15751.

Documents

Transcript of CINÉTICA QUÍMICA FILIPE FERNANDES SZYMANSKI DE TOLEDO 15730 THALES CARVALHO SOARES DA SILVA 15751.