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ALLAN GOMES ANA RAQUEL DIANA SANTOS EMANOELY THAIUSKA GUILHERME ARRUDA JACQUELINE MARIA JAINE OLIVEIRA JEISIANE BENEDITO JOSÉ DANILO KAIQUE DIAS MARIA IDELITE RAYLA KELLY CINÉTICA QUÍMICA

Cinética Química - Fisico-química

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Page 1: Cinética Química - Fisico-química

A L L A N G O M E S

A N A R A Q U E L

D I A N A S A N T O S

E M A N O E L Y T H A I U S K A

G U I L H E R M E A R R U D A

J A C Q U E L I N E M A R I A

J A I N E O L I V E I R A

J E I S I A N E B E N E D I T O

J O S É D A N I L O

K A I Q U E D I A S

M A R I A I D E L I T E

R A Y L A K E L L Y

CINÉTICA QUÍMICA

Page 2: Cinética Química - Fisico-química

Cinética química

Nível macroscópico;

Nível particulado;

Page 3: Cinética Química - Fisico-química

Velocidades das reações químicas

Instantânea;

Fermentação;

Simples;

A B

Page 4: Cinética Química - Fisico-química

Determinação da velocidade media de uma reação

T = (tfinal– tinicial)

[ ] = [final] – [inicial]

Page 5: Cinética Química - Fisico-química

NATUREZA DOS REAGENTES

CONTATO ENTRE OS REAGENTES

COLISÕES FAVORÁVEIS

ENERGIA DE ATIVAÇÃO

Page 6: Cinética Química - Fisico-química

o Natureza dos reagentes - Substâncias diferentes podem ou não reagir. Quando

uma reação ocorre é porque temos uma “afinidade” entre os reagentes.

Page 7: Cinética Química - Fisico-química

o Contato entre os reagentes - Essa é uma condição mais evidente para a

ocorrência de uma reação. O contato entre os reagentes permite que ocorram

interações entre os mesmos,originando os produtos.

o Colisões favoráveis – a colisão deve ocorrer em uma posição geométrica

favorável à formação do respectivo complexo ativado.

ÁCIDOS E BASES

Page 8: Cinética Química - Fisico-química

o Colisão efetiva

Page 9: Cinética Química - Fisico-química

o Complexo ativado – é o intermediário (estado de transição) formado entre

reagentes e produtos, em cuja estrutura existem ligações enfraquecidas (nos

reagentes) e formação de novas ligações (nos produtos).

Page 10: Cinética Química - Fisico-química

o Energia de ativação – é a quantidade mínima de energia necessária para

iniciar uma reação química.

Page 11: Cinética Química - Fisico-química

- Reação Exotérmica (∆H < 0)

- Reação Endotérmica (∆H > 0)

Page 12: Cinética Química - Fisico-química

APLICAÇÕES NO COTIDIANO

Porque o sal e o açúcar são utilizado como conservante?

Como ascender uma fogueira mais rápido e com um bom sucesso?

Como acelerar a secagem de uma tinta?

Page 13: Cinética Química - Fisico-química
Page 14: Cinética Química - Fisico-química

Condições de reação e velocidade Para que uma reação química ocorra, as moléculas dos

reagentes devem se aproximar, de modo que os átomos

passam a ser trocados ou rearranjados.

Page 15: Cinética Química - Fisico-química

Condições de reação e velocidade

Concentrações dos reagentes: O Alka-Seltzer contém

NaHCO3 e ácido cítrico. Quando um comprimido é

colocado em água, esses compostos reagem para forma o

CO2;

Temperatura: Cozinhar envolve reações químicas. Uma

temperatura mais alta resulta em cozimento mais rápido;

Catalizadores: São substâncias que aceleram as reações

químicas, mas que não se transformam.

Page 16: Cinética Química - Fisico-química

Efeito da concentração na velocidade

de reação

Ao se estudar a cinética, um objetivo é determinar como as

concentrações dos reagentes afetam a velocidade da reação;

Diferentes relações entre a velocidade da reação e a

concentração dos reagentes são encontradas em outras reações.

Por exemplo, a velocidade da reação poderia ser independente

da concentração, ou a velocidade pode depender da

concentração de algum reagente elevada a alguma potência.

Page 17: Cinética Química - Fisico-química

Equações de Velocidade

É importante reconhecer que os expoentes M e Nnão são necessariamente os coeficientesestequiométrico da equação .

Velocidade= k[A] m[B] n

Se um catalisador está presente na solução , suaconcentração pode também ser incluída naequação de velocidade.

Page 18: Cinética Química - Fisico-química

Ordem de uma reação

É a soma dos expoentes de todos os termos deconcentração.

2 N2O5 4 NO2 + O2

Velocidade = k[N2O5]

Se a reação é de primeira ordem com a relação aN2O5 e se a concentração for dobrada a velocidadeda concentração dobrará.

Page 19: Cinética Química - Fisico-química

VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO QUÍMICA

A velocidade de uma reação química serádiretamente proporcional ao produto da molaridadedos seus reagentes elevada a expoentesdeterminados experimentalmente.

Page 20: Cinética Química - Fisico-química

VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO QUÍMICA

REAÇÂO

aA + bB → cC + dD

V = K.[A]p.[B]q

p e q são determinados experimentalmente

K--> constante de velocidade de reação

p --> ordem da reação em relação a A

q --> ordem da reação em relação a B

p + q --> ordem global da reação

Page 21: Cinética Química - Fisico-química

VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO QUÍMICA

REAÇÃO ELEMENTAR

É aquela que ocorrenuma única etapa.aA + bB → produtos

Os expoentes daconcentração dosreagentes na equação davelocidade são ospróprios coeficientes dosreagentes na equaçãobalanceada.

V = K.[A]a.[B]b

Page 22: Cinética Química - Fisico-química

VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO QUÍMICA

REAÇÃO NÃO ELEMENTAR

A reação é não elementarquando ocorre em variasetapas. O mecanismode reação é o conjuntodas etapas de umareação. A etapa lenta éa que determina avelocidade da reação.

X2 + Y2 2XY etapa lenta

2XY + X2 2X3Y etapa rápida

2X2 + Y2 2X3Y reação global

V = K.[A].[B]

Page 23: Cinética Química - Fisico-química

EXEMPLO

2H2(g) + 2NO(g) N2(g) + 2H2O(g)

[H2] (mol/L) [NO] (mol/L) Velocidade inicial (mol/L.h)

1x10-3 dobrou 1x10-3

constante3x10-5 dobrou

2x10-3 constante 1x10-3 dobrou 6x10-5 quadruplicou

2x10-3 2x10-3 24x10-5

Page 24: Cinética Química - Fisico-química

Para a citada equaçãopodemos chegar aseguinte Lei deVelocidade

V = K.[H2].[NO]2

A rapidez da reação entreo H2 e o NO, atemperatura constante, édiretamenteproporcional à primeirapotência daconcentração, em mol/L,do H2 e ao quadrado daconcentração, em mol/Ldo NO

Page 25: Cinética Química - Fisico-química

CONSTANTE DE VELOCIDADE

Constante de Velocidade (K)

depende

Reação Temperatura

Page 26: Cinética Química - Fisico-química

CONSTANTE DE VELOCIDADE

2H2(g) + 2NO(g) N2(g) + 2H2O(g)

K = V K = 3x10-5 K = 3x104

[H2].[NO]2 [1x10-3].[1x10-3]2

[H2] (mol/L) [NO] (mol/L) Velocidade inicial (mol/L.h)

1x10-3 1x10-3 3x10-5

2x10-3 1x10-3 6x10-5

2x10-3 2x10-3 24x10-5

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Relação de Concentração

Reação de Primeira Ordem

- É aquela na qual a velocidade é diretamente proporcional à concentração do reagente.

Page 28: Cinética Química - Fisico-química

Relações de Concentração

Reação de Segunda Ordem

- É aquela onde há uma dependência da velocidade com o quadrado da concentração do reagente.

Page 29: Cinética Química - Fisico-química

Relação de Concentração

Reação de Ordem Zero

- É a reação em que a velocidade da reação é constante, independente da concentração do reagente.

Page 30: Cinética Química - Fisico-química

Relação de Concentração

Page 31: Cinética Química - Fisico-química

A OBSERVAÇÃO DE COMO ASREAÇÕES OCORREM NO NÍVELATÔMICO E NO MOLECULARFORNECE UMA VISÃO DAS VÁRIASINFLUÊNCIAS SOBRE ASVELOCIDADES DAS REAÇÕES.

Uma visão particulada das

velocidades de reação

Page 32: Cinética Química - Fisico-química

Sabemos que a grande diferença nas velocidades de reações relaciona-

se com os compostos específicos envolvidos:

Reações muito rápidas;

Reações lentas;

Para uma reação específica, alguns fatores influenciam avelocidade, como a concentração dos reagentes, a temperatura dosistema racional e a presença de catalisadores.

Page 33: Cinética Química - Fisico-química

Concentração, Velocidade de reação e Teoria das

colisões

Considere a reação em fase gasosa entre o óxido nítrico e ozônio:

NO(g) + O3 NO2(g) + O2(g)

A lei da velocidade para esta reação produto-favorecido é de primeira

ordem em relação a cada reagente, isto é, velocidade = k[NO][O3]. Como

essa reação pode ser lei da velocidade?

Page 34: Cinética Química - Fisico-química

Para que esta ou qualquer outra reação ocorra, a teoria das

colisões de velocidades de reações afirme que três

circunstância devem ser satisfeitas:

1. As moléculas que reagem devem colidir umas com as

outras.

2. As moléculas que reagem devem colidir com energia

suficiente.

3. As moléculas devem colidir com uma orientação que possa

levar ao rearranjo dos átomos.

Page 35: Cinética Química - Fisico-química

Temperatura, Velocidade de reação e Energia de

ativação

Em um laboratório ou na indústria química, as reações

químicas são freqüentemente realizadas a temperaturas elevadas

para fazer com que a reação ocorra rapidamente.

Uma discussão do efeito da temperatura na velocidade da

reação começa com a distribuição das energias entre as moléculas

em uma amostra de um líquido ou gás.

Page 36: Cinética Química - Fisico-química

www.brasilescola.com

Page 37: Cinética Química - Fisico-química

Energia de Ativação

As moléculas necessitam de uma energia mínima para que possam

reagir. Os químicos vêem isso como uma barreira da energia que

deve ser superada pelos reagentes para que uma reação ocorra.

A energia necessária para superar a barreira é chamada de energia

de ativação, Ea.

Se a barreira for baixa;

Se a barreira for elevada;

Page 38: Cinética Química - Fisico-química

• SE A REAÇÃO FOR REVERSÍVEL, A REAÇÃO INVERSA TAMBÉM SERÁ ACELERADA;

• O CATALISADOR NÃO ALTERA A VARIAÇÃO DE ENTALPIA;

Efeito de Catalisadores sobre a Velocidade

de Reação

Page 39: Cinética Química - Fisico-química

Nas industrias químicas, os catalisadores são muito utilizados

para acelerar as reações, deixando o processo mais barato;

A catálise pode ser:

Catálise Homogênea;

Catálise Heterogênea;

Page 40: Cinética Química - Fisico-química

Os catalisadores mais comuns são:

Metais: Co, Ni, Pt, Pd;

Ácidos: H2SO4;

Óxidos Metálicos: Al2O3, Fe2O3;

Bases: NaOH;

Enzimas: Lipase, suco gástrico;

Page 41: Cinética Química - Fisico-química

Toda reação química possui uma energia de ativação (Ea);

Complexo ativado: estado intermediário formado entre os

reagentes e os produtos;

Page 42: Cinética Química - Fisico-química

Equação Genérica:

A + B → AB

1ª etapa – Lenta, pois há a formação do complexo ativado. Essa é aetapa determinante da reação:

A + C → ACComplexo

ativado

2ª etapa – Rápida:

AC + B → AB + C

Observe que a soma das duas etapas é exatamente igual à reação genérica, o que significa que o catalisador não participa como um produto da reação, sendo regenerado no final;

Page 43: Cinética Química - Fisico-química

A ação do catalisador sobre a energia de ativação (Ea) pode ser

vista pelo gráfico a seguir:

Page 44: Cinética Química - Fisico-química

Mecanismos de Reação

Sequências de etapas de formação e de quebra das

ligações que ocorrem durante a conversão dos

reagentes aos produtos.

A maioria das reações ocorre em

um conjunto de etapas.

Page 45: Cinética Química - Fisico-química

Mecanismos de Reação

Por exemplo o óxido nítrico e o ozônio reagem em uma reação de uma etapa, ocorre em consequência de uma colisão entre as moléculas do reagentes:

Page 46: Cinética Química - Fisico-química

Mecanismos de Reação

Um mecanismo que ocorra em uma série de etapas, cada uma delas envolvendo apenas uma ou duas etapas.

Page 47: Cinética Química - Fisico-química

Molecularidade de Etapas

Elementares

Molecularidade;

A classificação das etapas elementares;

São denominadas como: Unimolecular, Bimolecular

e Termolecular.

Page 48: Cinética Química - Fisico-química

Por exemplo, um mecanismo de duas etapas foi

proposto para a decomposição do ozônio na

atmosfera:

Page 49: Cinética Química - Fisico-química

Mecanismo de Reação e Equações de Velocidade

Lei Cinética: aA + bB cC + dD

V = K. [A]m [B]n Calculados Experimentalmente

Ex: NO2 + CO NO + CO2

Lenta - > 1º 2NO2 NO3 + NO Reações

Rápida - > 2º NO3 + CO NO2 + CO2 Elementares

NO2 + CO NO + CO2

V = K. [NO2]2

Page 50: Cinética Química - Fisico-química

Mecanismo de Reação e Equações de Velocidade

Energia

Mais Lenta

EAT 1 EAT 2

Mais Rápida

NO3+NO+CO

NO2 + CO

NO2 + CO2

CR

Page 51: Cinética Química - Fisico-química

REFERÊNCIAS

Kotz, John C. ; Treichel Jr., Paul M. Química Geral e reações químicas ; São Paulo. Thompson Learning. 2007.

Nóbrega, Olímpio Salgado; Silva, Eduardo Roberto; Silva, Ruth Hashimoto. Química, volume único. 1º ed. São Paulo. Ática, 2005.

http://www.brasilescola.com/quimica/cinetica-quimica.htm

http://www.infoescola.com/quimica/cinetica/

http://www.soq.com.br/conteudos/em/cineticaquimica/

http://www.iq.ufrgs.br/ead/fisicoquimica/cineticaquimica/cinetica_quimica_introducao.html

https://www.ufpe.br/cap/images/quimica/

http://www.pontociencia.org.br/

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A L L A N G O M E S

A N A R A Q U E L

D I A N A S A N T O S

E M A N O E L Y T H A I U S K A

G U I L H E R M E A R R U D A

J A C Q U E L I N E M A R I A

J A I N E O L I V E I R A

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J O S É D A N I L O

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M A R I A I D E L I T E

R A Y L A K E L L Y

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