Cinética Química. Objetivos : Conceito e aplicações de velocidade de uma reação. Influência...

QuímicaCinética Química

Objetivos : Conceito e aplicações de velocidade de uma

reação.

Influência na velocidade de uma reação pela natureza dos reagentes, concentrações e

temperatura.

Conceito de energia de ionização e complexo ativado.

Introdução A cinética é a parte da química que estuda

as velocidades das reações onde, com o aumento da temperatura se aumenta a velocidade.

Veremos também os fatores que influênciam essa velocidade, com finalidade de caracterizar a lentidão ou a rapidez com que as reações ocorrem.

Velocidade médiaA velocidade de uma reação é a variação da

concentração dos reagentes pela variação de uma unidade de tempo.

As velocidades das reações químicas geralmente são expressas em molaridade por segundo (M/s).

Vm = variação da concentração do produto / variação do tempo

Vm= △n △t

Vm= △n △n= variação do número de moles

△t da substância △n= n final – n inicial

△ t= variação do tempo △t= t final – t inicial

Exemplo : considerando a tabela a seguir:

Para equação: c2H2 + 2H2 C2H6, qual será a velocidade média da reação para o intervalo de 0 a 6 minutos?

TEMPO(MIN)p

N° DE MOLESC2H2

N° DE MOLES

H2

N° DE MOLESC2H6

0 100 120 0

4 76 72 24

6 70 60 30

Condições para que ocorra uma reação Os reagentes devem colidir com orientação

apropriada.

Estas colisões devem ter energia suficiente para que haja formação do complexo ativado e consequentemente dos produtos da reação.

Energia de ativaçãoÉ a energia mínima necessária nas colisões

das partículas para posterior formação dos produtos.

Reação exotérmica Reação endotérmica

Catalisadores1- Definição

São substâncias utilizadas em uma reação, sem serem

consumidas, apenas aumentando a velocidade destas reações.

ExemploH2 + ½ O2 H2O

Esta reação é tão lenta que praticamente não ocorre, a não ser em temperaturas acima de 1500° C.

Se usarmos a Platina (Pt) como catalisador, esta mesma reação ocorre em frações de segundos, nas condições ambientais.

Pt

H2 + ½ O2 H2O

O catalisador diminui a energia de ativação de uma reação, provocando um aumento na velocidade da reação.

CATALISADOR Diminui a energia de ativaçãoAumenta a velocidade da reaçãoNão altera o valor da variação de entalpia ( H).Não reage.

2- CatáliseReação que ocorre na presença de um catalisador.

Catálise HomogêneaÉ quando os reagentes e o catalisador constituem

uma só fase.

Catálise HeterogêneaÉ quando os reagentes e o catalisador constituem

mais de uma fase.

Inibidor É a substância capaz de diminuir a

velocidade de uma reação, aumentando a energia de ativação.

uma das funções do inibidor e conservar alimentos e produtos não perecíveis.

Fatores que alteram a velocidade da reação Natureza dos reagentes

Quanto maior for o número de ligações a serem rompidas nos reagentes e quanto mais forte forem essas ligações, mais lenta será a reação, isso porque, para uma reação ocorrer, é necessário romper as ligações existentes no reagente, para possibilitar a formação de novas ligações no produto.

Exemplo:

HCl + NaOH NaCl + H2O reação iônica e rápida.

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O reação lenta, ocorre a quebra de ligação entre moléculas.

C3H8 +5O2 3CO2 + 4H2O reação muito lenta, pois é grande o número de ligações a serem quebradas entre C-H e O-O.

Fatores que alteram a velocidade da reação Superfície de contato

Quanto maior a superfície de contato entre os reagentes, maior o numero de colisões, maior será a velocidade das reações.

Exemplo: Barra de ferro em H2O

Limalhas de ferro H2O

Enferrujam mais rápido

No estado sólido a superfície de contato é menor, portanto a velocidade é maior.

Fatores que alteram a velocidade da reação Temperatura

O aumento da temperatura significa o aumento da energia cinética das moléculas, portanto aumenta a velocidade das reações.

Obs: Com o aumento da temperatura, mais moléculas reagem, reação mais rápida (maior velocidade de reação)

Fatores que alteram a velocidade da reação Concetração dos reagentes

Considerando uma reação, o mairo numero de partículas de reagentes por unidade de volume significa maior concentração e, portanto, maior probabilidade de essas partículas colidirem, sendo maior a velocidade da reação.

Lei de Guldberg-Waage ou Lei da ação das massas

A velocidade de uma reação em uma dada temperatura é diretamente proporcional ao produto das concentrações mol/L dos reagentes, elevadas a expoentes correspondentes aos valores dos coeficientes da equação química balanceada.

Aa + Bb Cc + dDV= k[A]ª[B]b

Órdem de uma reação é a soma da ordem de cada reagente, sendo

este o coeficiente do reagente na equação ou expoente da concentração do reagente na fórmula.

Exemplo : 2H2 + 2NO N2 + 2H2O

V= K[H2]²[NO]²

2 ° ordem de H22 ° ordem de NO

TOTAL : 4° ordem

Reações não elementaresSão reações em que ocorrem mais de um

processo elementar, sendo a etapa lenta um fator decisivo na velocidade da reação.

Exemplo:

Fatores que alteram a velocidade da reação Pressão A pressão só ira influenciar na velocidade de

uma reação se seus reagentes forem gasosos.Aumentar a pressão ( ou diminuir o volume)

aumenta o número de colisões, aumenta a velocidade.

Aumentar a pressão aumenta a concentração dos reagentes gasosos, aumenta a velocidade.

Fatores que alteram a velocidade da reação PressãoO catalisador diminui a energia de

ativa;cão,por tanto acelera a reação, ou seja, aumenta a velocidade.

A 1° etapa é maior que a 2° etapa.Logo,

A 1° etapa é mais lenta,Então é a que determina a

Velocidade da reação.

Questões comentadas:1) Considerando a equação: 3A + 2B C +

5D

A) Qual a equação da velocidade ?

EXPERIÊNCIA

VELOCIDADE

MOL/L.MIN

[A] MOL/L [B] MOL/L

I 20 10 5

II 60 10 15

III 60 15 15

2) Considerando a equação: Xx + Yy + Zz Ww +mM e a tabela abaixo:

A) Equação da velocidade? ,.kB) Valor de K ?

EXPERIÊNCIA

CONCENTRAÇÕES MOL/L VELOCIDADE

(MOL/L.MIN)

[X] [Y] [Z]

I 2 3 1 0,5

II 4 3 1 2,0

III 4 6 1 2,0

IV 4 6 2 16,0

4) (UFMG) O 1,3-butadieno (CH2=CH-CH=CH2) é utilizado na fabricação da borracha sintética. (...)

CH3CH-CH=CH2 Ou CH3-CH=CH=CH2Cl ClO primeiro, formado mais rapidamente, predomina. O segundo,

formado mais lentamente, é mais estável e é o produto principal. (...)

1) Identifique os produtos A e B.2) Compare as energias de ativação para as conversões do intermediário em A e em B.

4) (UFMG) Considerande a reação entre pedaços de mármores e solução de ácido clorídrico descrita pela equação

CaCO3+ 2H+ CO2 +H2O + Ca ²+ A velocidade da reação pode ser medida de

diferentes maneiras e representada graficamente.

Dentre os gráficos, o que representa corretamente a velocidade dessa reação é :

Obrigada pela atenção!!!Fim.