Cinética química professora estela

CINÉTICA QUÍMICA

PROFESSORA ESTELA

Cinética Química

Parte da Química que estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam.

Reações QuímicasRápidas Lentas

Moderadas

Cinética Química

Reação Rápida

6 NaN3(l) + Fe2O3(s) 3 Na2O(s) + 2 Fe(s) + 9 N2(g)

faísca

Cinética Química

Reação Moderada

Reação Lenta

Decomposição dos Alimentos

Formação do Petróleo

Cinética Química

A B

t

[ ]

Cinética Química

Velocidade Média (Vm) de uma Reação em Função das Substâncias

É a razão entre a quantidade consumida ou produzida da substância e o intervalo de tempo (∆t) em que isso ocorrreu.

t

AdeãoconcentraçdaiaçãovarVm

t

BdeãoConcentraçdaVariaçãoVm

Cinética Química

inicialfinal tt

InicialFinal

tVm

t

reagentesVm

t

produtosVm

Velocidade Média (Vm) de uma Reação em Função das Substâncias

Cinética Química

Como calcular a velocidade de uma reação quando a proporção entre o número de mols é diferente?

2 HI(g) H2(g) + I2(g)

A velocidade da variação de concentração do HI é duas vezes maior que a velocidade da variação de concentração do H2

Velocidade Média (Vm) de uma Reação

Cinética Química

C2H2 + 2 H2 => C2H6

Tempo (min) Quantidade de etano formada

0 0

4 12

6 15

10 20

Cinética Química

C2H2 + 2 H2 => C2H6

Cinética Química

Condições para que ocorra uma ReaçãoCondições para que ocorra uma Reação

Os reagentes devem estar em contato

Afinidade química entre os reagentes

Teoria da ColisãoTeoria da Colisão

As moléculas dos reagentes devem colidir entre si

A colisão deve ocorrer com geometria favorável

Cinética Química


Colisão Desfavorável

Colisão Desfavorável

Cinética Química


O2 N2

O-------N

O N2 NO

Reagentes

Complexo Ativado

Produtos

Cinética Química


Para que a colisão seja efetiva é necessário ainda que os reagentes adquiram uma energia mínima denominada energia de ativação.

Energia de Ativação é a quantidade mínima de energia necessária para que a colisão entre as partículas dos reagentes, feita numa orientação favorável, seja efetiva.

Cinética Química

Complexo Ativado: estado intermediário formado entre reagentes e produtos, em cuja estrutura existem ligações enfraquecidas e formação de novas ligações

O2 N2

O-------N

O N2 NO

ReagentesComplexo

Ativado

Produtos

eficaz

Não eficazI2 + H2

HI + HI

I2 H2

TEORIA DAS COLISÕES:

Cinética Química

Quanto menor for a energia de ativação exigida, maior a velocidade da reação.

Cinética Química

Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação

Superfície de Contato

Cinética Química


Temperatura

Um aumento de temperatura aumenta a velocidade das reações químicas, pois há um incremento na energia cinética das moléculas

Cinética Química


Presença de Catalisador

É uma substância que aumenta a velocidade da reação, diminuindo a energia de ativação para os reagentes atingirem o complexo ativado. No entanto eles não participam da formação do produto, sendo completamente regenerados no final

Cinética Química


Presença de Catalisador

Sem catalisador

Com catalisador

Cinética Química


Concentração dos Reagentes

Quanto maior a concentração de partículas dos reagentes, maior será o número de colisões efetivas e consequentemente maior a velocidade da reação.

EXERCÍCIOS

Exercício:

1) A velocidade de uma reação química depende:

I. Da concentração dos reagentes.II. Da temperatura envolvida na reação.III. Do estado físico das moléculas.

Estão corretas as alternativas:

a) I, II e IIIb) somente I c) somente IId) somente I e IIe) somente I e III

2) Das proposições abaixo, relacionadas com cinética química, a única falsa é:

a) A velocidade de uma reação pode ser medida pelo consumo dos reagentes na unidade de tempo.

b) A colisão entre as partículas químicas é necessária para que haja reação.

c) Temperatura e catalisador são fatores que influenciam na velocidade de reação.

d) A concentração dos reagentes afeta a velocidade de reação.

e) O estado físico dos reagentes não exerce influência na velocidade de reação.

3) Observe a tabela referente à decomposição da amônia produzindo hidrogênio e nitrogênio:

Determine a velocidade média da reação, em função da amônia, no intervalo de tempo de 0 a 1h.

4) A reação de decomposição da amônia gasosa foi realizada em um recipiente fechado:

2 NH3 1N2 + 3 H2

A tabela abaixo indica a variação na concentração de reagente em função do tempo.

Qual é a velocidade média de consumo do reagente na primeira hora de reação?

a) 4,0 mol L-1h-1

b) 2,0 mol L-1h-1 c) 10 km h-1

d) 1,0 mol L-1h-1

e) 2,3 mol h-1

5) Na decomposição térmica da amônia expressa pela equação:

2 NH3 (g) N2 (g) + 3 H2 (g)

Duplicando-se a concentração molar de NH3, a velocidade da reação ficará:

a) inalterada.b) duas vezes maior.c) três vezes maior.d) quatro vezes maior.e) seis vezes maior.

Cinética Química

Lei da Ação das Massas

“A cada temperatura, a velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações dos reagentes, elevadas a expoentes determinados experimentalmente”

aA + bB => cC + dD

V = k [A] [B]β

K é uma constante da velocidade a uma dada temperatura

e β são expoentes determinados experimentalmente

Cinética QuímicaReação Elementar

aA + bB => cC + dDV = k [A]a [B]b

Quando a reação química se desenvolve em uma única etapa, dizemos que a reação é elementar.

Numa reação elementar, os expoentes a que devem ser elevadas as concentrações dos reagentes na expressão da velocidade são os próprios coeficientes dos reagentes na equação balanceada

1 H3O+ + 1 OH- => 2 H2O V = k [H3O+] [OH-]

Cinética Química

Reação Não-Elementar

A etapa lenta é a etapa determinante da velocidade da reação

Quando a reação se desenvolve em duas ou mais etapas distintas, a velocidade da reação depende apenas da velocidade da etapa lenta.

Cinética Química


A etapa lenta é a etapa determinante da velocidade da reação

2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O

Etapa I 1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O (lenta)

Etapa II 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O (rápida)

Reação Global 2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O

Cinética Química


2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O

Etapa I 1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O (lenta)

Etapa II 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O (rápida)

Reação Global 2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O

A velocidade da reação global será determinada pela velocidade da etapa I

V = k [H2] [NO]2

Cinética Química


2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O

En

erg

ia d

e a

tiva

ção

Caminho da reação

1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O

Etapa I Etapa II

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