Velocidade das reaes

Cintica Qumica- velocidade- mecanismo

H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l) Go = -237 kJ/mol

(C6H10O5)n + O2 CO2 + H2O Go < 0celulose

A B

v = conc (mol/L) experimentalmente ?t seg

Propriedades:- Cor- Condutncia- Viscosidade- .....

Amostragem

Velocidade mdia vm e Velocidade instantnea vi

C4H9Cl(aq) + H2O(l) C4H9OH(aq) + HCl(aq)Cloreto de butila lcool butlico

V = [C4H9Cl] =t

(800-400)s(0,017-0,042) mol/LVi =

Vi = 6,2.10-5 mol/L.s

Vm= (0,020-0,100) mol/L(800-0) s

Vm =1,0.10-4 mol/L.s

Expoentes na lei de velocidade

Para uma reao geral com a lei da velocidade

a reao de ordem m em relao ao reagente 1 e n em relao ao reagente 2.

A ordem global de reao m + n

Uma reao pode ser de ordem zero se m, n, so zero.

expoentes (ordens) tm que ser determinados experimentalmente. Eles no esto simplesmente relacionados com a estequiometria.

Exemplos

NO2(g) + CO(g) CO2(g) + NO(g) V = k[NO2]2 T

Teoria das colisesReao qumica:coliso rearranjo novas espcies

exemplo: Cl + NOCl NO + Cl2

Velocidade:- no colises / seg Z- frao de colises efetivas f- fator estrico p

Z.f.p = k

- no colises / seg concentrao

- frao de colises efetivas T

1 mol gs CNTP 1030 colises/seg

Para a reao CH3NC CH3CN

k = 2,52 10-5 s-1 a 190 C k = 3,16 10-3 s-1 a 250 C

- fator estrico

0,0022ClO Cl2 + O2

0,004CO + O2 CO2 + O

0,2H2 + I2 2HI

preao

Cl + NOCl Cl2+ NO

Teoria do complexo ativado

Ocorrendo coliso com: - Orientao provvel- Energia adequada (Ea)

Arrhenius

Complexo ativado (#)

A2 + B2 [A2B2]# 2AB

H3C N CCN

H3C H3C C N

CO(g) + NO2(g) CO2(g) + NO(g)OC + O-N=O [OCON=O]# O=C=O + N=O

reagentes complexo ativado produtos

H = -226 kJ

Ea = 134 kJ

Fatores que afetam a velocidade- natureza dos reagentes - estado fsico

- tipo- rea

- Concentrao- Temperatura- Catalisador

Temperatura

RTEa

Aek

=

k = constante de velocidadeEa = energia de ativaoR = constante dos gases (8,31 J/k mol) T = temperatura em KA = fator de freqncia (medida da probabilidade de uma coliso favorvel)A e Ea so especficos para uma determinada reao.

Arrhenius

ARTEk a lnln +=RT

EaAek

=

-5,761,91.10-33,16.10-3251,2

-7,371,98.10-36,30.10-4230,3

-9,852,12.10-35,25.10-5198,9

-10,592,16.10-32,52.10-5189,7

ln k1/T(K-1)k (s-1)T (oC)

Exemplo: CH3NC CH3CN

Tipos de catalisadores: Homogneo Heterogneo

Catlise homognea

exemplo2H2O2(aq) 2H2O(l) + O2(g) catalisador HBr(l)

2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) catalisador NO(g)

1 etapa: catalisador(CH3)3COH + HBr (CH3)3CBr + H2Olcool terc-butlico intermedirio

2 etapa:(CH3)3CBr (CH3)2C=CH2 + HBr

isobuteno

Dados experimentais:Ea cat = 30,4 kcal/molEa no cat = 65,5 kcal/mol

Catlise heterogneaExemplo: hidrogenao do etilenoC2H4(g) + H2(g) C2H6(g)catalisador metlico (Ni, Pt ou Pd)

Experimento

Relogio de iodo

3 HSO3-(aq) + IO3-(aq) I-(aq) + 3 SO42-(aq) + 3 H+(aq)

5 I-(aq) + IO3-(aq) + 6 H+(aq) 3 I2(dissolvido) + 3 H2O(l)

I2(dissolvido) + HSO3-(aq) + H2O(l) 2 I-(aq) + SO42-(aq) + 3 H+(aq)

O iodo que no foi consumido na ltima etapa, acumula-se na soluo, reagindo com o amido, resultando na formao de um complexo de cor azul.

Experimento

- Tomar 2 provetas de 10 mL. - Em uma delas, colocar 10 mL de soluo de iodato (IO3) 0,02 mol/L e acrescentar 3 gotas de amido em gua. - Na outra, colocar 10 mL de soluo de cido sulfuroso (H2SO3) 0,01 mol/L.- Tomar um bquer de 50 mL, coloc-lo sobre um papel branco e adicionar, ao mesmo tempo, as duas solues preparadas no item 1. - Anotar, no quadro a seguir, o tempo necessrio para observar a formao da cor azul, indicando a formao de iodo (I2).- Repetir os itens 1 e 2 considerando os dados apresentados no quadro a seguir e anotando os resultados na coluna tempo.

35,220,0100,004522,560,0100,006417,380,0100,008314,750,0100,01029,110,0100,0201

Tempo (s)[H2SO3](mol/L)

[IO3-](mol/L)

Teste

Experimento

- Repetir o experimento anterior para avaliar como a velocidade de uma reao varia com a temperatura. -O experimento vai ser realizado em trs temperaturas distintas. -Anote o tempo de reao no quadro a seguir

8,6537,83

9,1131,42

10,7518,11Tempo (s)Temperatura (oC)Teste

Experimento - Tomar 2 tubos de ensaio e colocar, em cada um, 2 mL de soluo de HC 2 mol/L;- Adicionar, ao mesmo tempo, em um dos tubos um pouco de carbonato de clcio em p e, no outro, em pedaos;- Comparar o tempo de reao nos dois tubos.

Influncia do Catalisador

a- Tome dois tubos de ensaio e coloque em cada um 5 mL de soluo de H2C2O4 0,5 mol.L-1 e 1 mL de soluo de H2SO4 4 mol.L-1.

b- Em outros dois tubos, coloque em cada um 4 mL de soluo de KMnO4 0,04 mol.L-1 e a apenas um destes tubos adicione 5 gotas do MnSO4 0,1 mol.L-1.

c- A dois bqueres de 50 mL, transfira simultaneamente o contedo dos tubos contendo o cido oxlico e o permanganato de potssio.

d- Compare o tempo necessrio para as duas solues perderem a cor.

5C2O42- + 2 MnO4- + 16H+ 10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O

00,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0 10 20 30 40tempo (seg)

[

I

O

3

-

]

(

m

o

l

/

L

)

Seqncia1

Experimento: reao Relogio de iodo

Efeito da Concentrao

15

20

25

30

35

40

8 8,5 9 9,5 10 10,5 11

tempo (seg)

t

e

m

p

e

r

a

t

u

r

a

(

o

C

)

Seqncia1

Experimento: reao Relogio de iodo

Efeito da Temperatura