APOSTILA DE QUÍMICA 2013 3COL.1BIM

EEPROF.ÂNGELO GOSUENPROF. VALNEI

• Cinética• A cinética é a parte da química que estuda as velocidades das reações onde, com o aumento da

temperatura se aumenta a velocidade. • Existem fatores que influenciam na velocidade como “temperatura”, “superfície” e “concentração de

reagentes”.

•Velocidade de uma reação

• A 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).

• A velocidade média de formação de um produto de uma reação é dado por:• Vm = variação da concentração do produto / variação do tempo • A velocidade da reação decresce com o tempo. A velocidade de formação do produto é igual a velocidade

de consumo do reagente.:• Velocidade da reação = variação da concentração dos reagentes / variação do tempo • A velocidade das reações química pode ocorrer em escalas de tempo muito amplas. Por exemplo, uma

explosão pode ocorrer em menos de um segundo, a cocção de um alimento pode levar minutos ou horas, a corrosão pode levar anos, e a erosão de uma rocha pode ocorrer em milhares ou milhões de anos.

• Fatores que influenciam na velocidade da reação:• Superfície de contato: Quanto maior a superfície de contato, maior será a velocidade da reação.

• Temperatura: Quanto maior a temperatura, maior será a velocidade da reação.

• Concentração dos reagentes: Aumentando a concentração dos reagentes, aumentará a velocidade da reação.

• Numa reação química, a etapa mais lenta é a que determina sua velocidade. Observe o exemplo a seguir: O peróxido de hidrogênio reagindo com íons iodeto, formando água e oxigênio gasoso.

• I - H2O2 + I- H⇒ 2O + IO- (Lenta)

• II - H2O2 + IO- H⇒ 2O + O2 + I- (Rápida)

• Equação simplificada: 2 H2O2 2 H⇒ 2O + O2.• A equação simplificada corresponde a soma das equações I e II. Como a etapa I é a etapa lenta, para

aumentar a velocidade da reação, deve-se atuar nela. Tanto para aumentar ou diminuir a velocidade da reação, a etapa II (rápida) não vai influir; sendo a etapa I a mais importante.

• A lei de Guldberg-Waage:• Considere a seguinte reação: a A + b B c C + d D⇒• Segundo a lei de Guldberg-Waage; V = k [A]a [B]b.• Onde:• V = velocidade da reação;

• [ ] = concentração da substância em mol / L;

• k = constante da velocidade específica para cada temperatura.

• A ordem de uma reação é a soma dos expoentes das concentrações da equação da velocidade. Utilizando a equação anterior, calculamos a ordem de tal reação pela soma de (a + b).

•Teoria da colisão

• Pela teoria da colisão, para haver reação é necessário que:• as moléculas dos reagentes colidam entre si;

• a colisão ocorra com geometria favorável à formação do complexo ativado;

• a energia das moléculas que colidem entre si seja igual ou superior à energia de ativação.

• Colisão efetiva ou eficaz é aquela que resulta em reação, isto é, que está de acordo com as duas últimas condições da teoria da colisão. O número de colisões efetivas ou eficazes é muito pequeno comparado ao número total de colisões que ocorrem entre as moléculas dos reagentes.

• Quanto menor for a energia de ativação de uma reação, maior será sua velocidade.• Uma elevação da temperatura aumenta a velocidade de uma reação porque aumenta o número de moléculas dos reagentes com energia superior à de ativação.• Regra de van't Hoff - Uma elevação de 10°C duplica a velocidade de uma reação.• Esta é uma regra aproximada e muito limitada.• O aumento da concentração dos reagentes aumenta a velocidade da reação.

• Energia de ativação:• É a energia mínima necessária para que os

reagentes possam se transformar em produtos. Quanto maior a energia de ativação, menor será a velocidade da reação.

• Ao atingir a energia de ativação, é formado o complexo ativado. O complexo ativado possui entalpia maior que a dos reagentes e dos produtos, sendo bastante instável; com isso, o complexo é desfeito e dá origem aos produtos da reação.

• Catalisador:• O catalisador é uma substância que aumenta a

velocidade da reação, sem ser consumida durante tal processo.

• A principal função do catalisador é diminuir a energia de ativação, facilitando a transformação de reagentes em produtos.

• Inibidor: é uma substância que retarda a velocidade da reação.• Veneno: é uma substância que anula o efeito de um catalisador.• A ação do catalisador é abaixar a energia de ativação,

possibilitando um novo caminho para a reação. O abaixamento da energia de ativação é que determina o aumento da velocidade da reação.

• Catálise homogênea - Catalisador e reagentes constituem uma só fase.

• Catálise heterogênea - Catalisador e reagentes constituem duas ou mais fases (sistema polifásico ou mistura heterogênea).

• Enzima• Enzima é uma proteína que atua como catalisador em reações biológicas.

Caracteriza-se pela sua ação específica e pela sua grande atividade catalítica. Apresenta uma temperatura ótima, geralmente ao redor de 37°C, na qual tem o máximo de atividade catalítica.

• Promotor de reação ou ativador de catalisador é uma substância que ativa o catalisador, mais isoladamente não tem ação catalítica na reação.

• Veneno de catalisador ou inibidor é uma substância que diminui e até destrói a ação do catalisador, sem tomar parte na reação.

•Autocatálise

• Autocatálise - Quando um dos produtos da reação atua como catalisador. No início, a reação é lenta e, à medida que o catalisador (produto) vai se formando, sua velocidade vai aumentando.

• Conclusão• Na cinética química estuda-se a velocidade das reações químicas.• As velocidades das reações químicas são expressas por M/s “molaridade por

segundo”.• Quanto maior for a temperatura, maior será a velocidade, existindo fatores que

influenciam nessa velocidade, como “superfície”, “temperatura” e “concentração dos reagentes”, onde, quanto maior for a superfície de contato maior será a velocidade de reação, quanto maior a temperatura maior será a velocidade de reação, quanto maior for a concentração dos reagentes maior será a velocidade de reação.

• “lei de Guldberg-Waage” lei onde a ordem de uma reação é a soma dos expoentes das concentrações da equação da velocidade

• Existe uma energia mínima para que os reagentes se transformem em produto, essa “energia mínima” da se o nome de “energia de ativação”, quanto maior for a energia de ativação, menor será a velocidade da reação.

• Para diminuir essa “energia de ativação” pode-se usar um catalisador que facilita a transformação de reagentes em produtos.

• C.A.= Complexo ativado.Eat. = Energia de ativação.Hr. = Entalpia dos reagentes.Hp. = Entalpia dos produtos.DH = Variação de entalpia.

• 1)(UFPE) Considere a reação: 2N2O à 4NO2 + O2. Admita que a formação de gás oxigênio tem uma velocidade média constante e igual a 0,05 mol/s. A massa de NO2 formada em 1 min é:

• a) 96g• b) 55,2g• c) 12g• d) 552g• e) 5,52g

• 2)(PUC-MG) A poluição pelo NO2 é uma das causas de destruição da camada de ozônio. Uma das reações que pode ocorrer no ar poluído é a reação do dióxido de nitrogênio com o ozônio: 2NO2 + O3 ß à N2O5 + O2. Admita que a formação do O2 tem uma velocidade média constante igual a 0,05 mol.L /s. A massa de ozônio consumida em 1 min é, em gramas: a) 2,40

• b) 144• c) 1,60• d) 96• e) 48

• 3)(PUC-MG) Considere a equação: 2NO2 + 4CO à N2 + 4CO2. Admita que a formação do gás nitrogênio tem uma velocidade média constante igual a 0,05 mol/L.min. Qual a massa, em gramas, de gás carbônico formada em uma hora?

• 4). (Mack-SP) Numa certa experiência, a síntese do cloreto de hidrogênio ocorre com o consumo de 3 mols de gás hidrogênio por minuto. Qual a velocidade de formação do cloreto de hidrogênio?

• 1. O que é cinética química?

• 2. Por que o cálculo da velocidade média deve ser calculado em módulo?

• 3. O que acontece com a concentração dos reagentes em uma reação química, à medida que vai se formando os produtos?

• 4. O que é velocidade de consumo e de produção?

• 5. Quais são as principais condições para que uma reação química ocorra?

• 6. Quais são os tipos de colisões entre as moléculas que existe? Qual o mais efetivo? Por quê?

• 7. O que é complexo ativado?

• 8. O que é energia de ativação?

• 9. Por que o aumento da energia de ativação retarda a velocidade da reação química?

• 10. Por que uma palha de aço enferrujará mais rápido do que um pedaço de prego com mesma massa?

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