Cinética e EquilíbrioVelocidade média de uma reação: é a relação entre a variação da quantidade ( massa, mols, moléculas, volume, etc..) de reagentes ou produtos pela variação de tempo.

a A + b B c C + d D Reagentes Produtos

tempo

quantidadeVm

tempo

quantidadeVm

produtos

reagentes

Velocidade média de uma reação, sem especificarmos a substância, pode ser dada pela relação entre a velocidade média de consumo de reagentes ou pela velocidade média de formação de produtos pelos seus respectivos coeficientes na equação

devidamente balanceada. Ex: N2 + 3 H2 2 NH3

231322 NHHN

reação

VmVmVmV

OBS: Em algumas faculdades (ITA), geralmente cai uma questão envolvendo velocidade de reação onde tem-se que trabalhar com logaritmos neperianos, matéria esta, dada somente em curso universitário. Para facilitar seus cálculos, como as questões geralmente se referem a reação de primeira ordem, você poderá bem rapidamente usar as seguintes expressões:

k

0,693 Meia vida

reta da inclinaçãok

k

ln2 Ak

dt

Ad

Leia da Velocidade

Constante da velocidade

Meia vida

Que também pode ser calculada simplificadamente por:

Fatores necessários para que ocorra uma reação química:

-afinidade entre os reagentes;

-Colisão favorável: as colisões devem acontecer com geometria favorável e com energia suficiente( energia de ativação) para que ocorra a formação de uma estrutura intermediária, chamada de “complexo ativado”.E ativação = E para que ocorra a reação – E própria dos reagentes

Epr

Epp

R

P

E E at

H

Epr

Epp

HR

P

E

Caminho de reação Caminho de reação

Fatores que influenciam na velocidade das reações:

-Superfície de contato: reagentes triturados reagem mais rapidamente que reagentes em barras;

-Natureza dos reagentes: reações iônicas são mais rápidas que as moleculares;

-Temperatura: quando maior a temperatura maior a velocidade das reações. Aumento de temperatura favorece reações exotérmicas e endotérmicas, só que, favorece mais as endotérmicas; Regra de Van’t Hoff: para cada 100C de aumento a velocidade duplica ou até triplica.

-Luz e eletricidade: algumas reações são mais rápidas na presença de luz, ou de eletricidade;

-Pressão: um aumento de pressão favorece reações que acontecem na fase gasosa, pois ocorrerá um aumento no número de colisões;

-Catalisador: é uma substância que aumenta a velocidade das reações, pois diminui a energia de ativação;

-Inibidor: são substâncias que diminuem a velocidade das reações;

Concentração: um aumento na concentração dos reagentes, provoca um aumento no números de colisões efetivas, aumentando a velocidade da reação. Aqui temos uma lei chamada de :

Lei da ação das massas ou :Lei de Guldberg e Waage:” Para cada temperatura, a velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações molares dos reagentes”. a A + b B c C + d D

v = k . [A]a .[B]b

V = velocidade em determinada temperatura

K = constante nessa temperatura

[A] e [B] = concentrações molares de A e B

a e b = expoentes determinados experimentalmente. Se a reação for elementar ( única etapa) iguais aos coeficientes da equação. Se a reação for não elementar ( + de uma etapa) iguais ao coeficientes da + lenta. Esses expoentes indicam a ordem de uma reação.Molecularidade de uma reação: número mínimo de partículas dos reagentes que devem colidir para que ocorra uma reação elementar ou

uma etapa de uma reação não elementar.

EquilíbrioPara que um sistema esteja em equilíbrio, é preciso que a reação ocorra em recipiente fechado, onde vamos verificar que as reações deverão ser reversíveis. Após atingido o equilíbrio temos a sensação macroscópica que a reação terminou, mas a nível microscópico, ela continua, só que as concentrações não mais se alteram porque o equilíbrio é dinâmico, o que forma para um lado, forma também para outro.

a A + b B c C + d Ddireta

inversa

V1

V2

V1 = k1. [A]a. .[B]b V2 = k2 . [C]c[D]d

V1 = V2

ba

dc

cba

dc

BA

DCK

BA

DC

k

k

2

1

Kc = constante de equilíbrio em função de concentração molar.

Quando tratar-se de sistemas envolvendo gases, poderemos expressar a constante de equilíbrio em função de pressões parciais:

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

iniciais

sdissociadoconsumidos

mols

oumols

23

322

23

322

pNH

pHpNK

NH

HNK pc

Kp = Kc . (R.T)n

Grau de equilíbrio: é a razão entre o números de mols de um reagente consumido e a quantidade de mols inicial desse reagente.

iniciais

sdissociadoconsumidos

mols

oumols

Tabela a ser seguida para resolvermos, os exercícios envolvendo constante de equilíbrio Kc ou Kp.

H2 + I2 2 HI

Início só temos reagentes geralmente

Reage e forma obedece a estequiometria da reação

Equilíbrio 1a. – 2a. Igual a 2a.

Concentração molar 3a./V 3a./V

Exemplo: H2 + I2 2 HI

1a.linha 2 mols 2 mols ----

2a.linha 0,5 mols 0,5mols 2 .0,5 mols=1,0

3a.linha 2-0,5 = 1,5mols 1,5 mols 1,0 mol

4a.linha 1,5/V 1,5/V 1,0/V

Deslocamento de equilíbrio

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

Concentração: aumento de reagentes desloca à direita

retirada de reagentes desloca à esquerda

aumento de produtos desloca à esquerda

retirada de produtos desloca à direita

Pressão: aumento de pressão desloca para menor volume

diminuição de pressão desloca para maior volume

4 volumes 2 volumes

Temperatura : aumento de temperatura favorece mais a reação endotérmica

diminuição de temperatura favorece mais a reação exotérmica

Catalisador: não desloca um sistema em equilíbrio. Faz com que o equilíbrio seja atingido mais rapidamente.

Equilíbrio Iônico

HA H+ + A- BOH B+ + OH-

inicial

ionizados

n

n

MKaM

Ka

22

1

inicial

ionizados

n

n

MKaM

Ka

22

1

No caso de bases, substitua Ka por Kb

Equilíbrio Iônico da água

H2O H+ + OH-

Kw = H+.OH-

Produto iônico da água

250C Kw = 10-14 [H+] = [OH-] = 10-7 mol/L

Soluções ácidas e básicas

Ácidas

[H+] > 10-7 mol/L [OH-] < 10-7 mol/L

pH = - log [H+] p OH = - log [OH-]

pH < 7 p OH > 7

Básicas

[OH-] > 10-7 mol/L [H+] < 10-7 mol/L

p OH = - log [OH-] pH = - log [H+]

p OH < 7 pH > 7

Ka ou Kb = M.2 [H+] = M . [OH-] = M.

No caso de diácidos ou dibases use = 2.M.

Hidrólise de Sais --------------------

Produto de Solubilidade------------

Solução Tampão----------------------