cinética quimica

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CINÉTICA CINÉTICA QUÍMICA QUÍMICA

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Page 1: cinética quimica

CINÉTICA CINÉTICA QUÍMICAQUÍMICA

Page 2: cinética quimica

Parte da Química que estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam.

Reações QuímicasRápidas Lentas

Moderadas

CINÉTICA QUÍMICA

Page 3: cinética quimica

Reação Rápida

6 NaN3(l) + Fe2O3(s) 3 Na2O(s) + 2 Fe(s) + 9 N2(g)

faísca

uma pastilha efervescente

  

Quando o combustQuando o combustíível vel éé oxidado na câmara de oxidado na câmara de

combustão, libera-se calor, combustão, libera-se calor, aumentando a energia cinaumentando a energia cinéética tica de suas molde suas molééculasculas. . Assim que Assim que

os gases quentes sãos gases quentes sã

Page 5: cinética quimica

Reação LentaReação Lenta

Formação do

Petróleo

Formação de Rochas

Formação de ferrugem

Page 6: cinética quimica

REAÇÃO QUÍMICAREAÇÃO QUÍMICA

CONSUMIDOSCONSUMIDOS

PRODUTOSPRODUTOS

FORMADOSFORMADOS

REAGENTESREAGENTES

SÃO SÃO

ENVOLVE

Page 7: cinética quimica

A rapidez, ou velocidade, de uma reação A rapidez, ou velocidade, de uma reação química indica a variação da quantidade de química indica a variação da quantidade de reagentes e produtos com o passar do reagentes e produtos com o passar do tempo.tempo.

Velocidade média de uma reação (Vm). Velocidade média de uma reação (Vm). A velocidade pode ser calculada a partir A velocidade pode ser calculada a partir

da Δ concentração dos reagentes ou da Δ concentração dos reagentes ou produtos pela Δ tempoprodutos pela Δ tempo..

Page 8: cinética quimica

Assim como na física, a velocidade da reação é a velocidade da reação é calculada pela expressão:calculada pela expressão:

Page 9: cinética quimica

Condições para que ocorra uma ReaçãoCondições para que ocorra uma Reação

Os reagentes devem estar em contato.

Afinidade química entre os reagentes.

Page 10: cinética quimica

O símbolo [ ] é usado em físico-O símbolo [ ] é usado em físico-química para demostra concentração química para demostra concentração em mol/L sendo que equivalem ao em mol/L sendo que equivalem ao símbolo símbolo M.M.

A B

t

[ ]

Page 11: cinética quimica

Fatores que Influenciam a Fatores que Influenciam a Velocidade de uma ReaçãoVelocidade de uma Reação

Concentração.Energia de ativação.Temperatura.Pressão.Superfície de contato.Catálise.

Page 12: cinética quimica

CONCENTRAÇÃOCONCENTRAÇÃOQuanto maior a concentração de partículas dos Quanto maior a concentração de partículas dos reagentes, maior será o número de colisões efetivas reagentes, maior será o número de colisões efetivas e consequentemente maior a velocidade da reação.e consequentemente maior a velocidade da reação.

Aumento da concentração dos reagentes.

Aumento da frequência de Aumento da frequência de colisões entre as moléculas de colisões entre as moléculas de

reagentes.reagentes.

Aumento da rapidez da reação.Aumento da rapidez da reação.

acarretaacarreta

acarretaacarreta

Page 13: cinética quimica

COLISÃO EFICAZCOLISÃO EFICAZ

Colisão eficaz ou efetiva é aquela que Colisão eficaz ou efetiva é aquela que conduz á formação de produtos.conduz á formação de produtos.

Page 14: cinética quimica

Teoria da ColisãoTeoria da Colisão

O2 N2

O-------N

O N2 NO

Reagentes

Complexo Ativado

Produtos

Page 15: cinética quimica

Complexo Ativado: estado intermediário formado entre reagentes e produtos, em cuja estrutura existem ligações enfraquecidas e formação de novas ligações

O2 N2

O-------N

O N2 NO

ReagentesComplexo

Ativado

Produtos

Page 16: cinética quimica

COLISÃO NÃO EFICAZCOLISÃO NÃO EFICAZSe as moléculas colidem em posições Se as moléculas colidem em posições desfavoráveis, não haverá passibilidade de formar o desfavoráveis, não haverá passibilidade de formar o complexo ativado e, portanto, não acontecerá a complexo ativado e, portanto, não acontecerá a formação das moléculas de produtos nessa colisão.formação das moléculas de produtos nessa colisão.

Page 17: cinética quimica

Teoria da ColisãoTeoria da Colisão

Colisão Desfavorável

Colisão Desfavorável

Page 18: cinética quimica

eficaz

Não eficazI2 + H2

HI + HI

I2 H2

TEORIA DAS COLISÕES:

Page 19: cinética quimica

ENERGIA DE ATIVAÇÃOENERGIA DE ATIVAÇÃOEnergia de ativação (E ) é o valor mínimo de energia que as ₐEnergia de ativação (E ) é o valor mínimo de energia que as ₐmoléculas de reagentes devem possuir para que uma colisão moléculas de reagentes devem possuir para que uma colisão entre elas seja eficaz. Ela recebe este nome porque reagentes e entre elas seja eficaz. Ela recebe este nome porque reagentes e produtos passam por uma configuração intermediária que recebe produtos passam por uma configuração intermediária que recebe o nome de complexo ativado.o nome de complexo ativado.Quanto Quanto maiormaior for a energia de ativação, for a energia de ativação, mais lenta mais lenta será a reação.será a reação.

Page 20: cinética quimica

Quanto menor for a energia de ativação exigida, maior a velocidade da reação.

Page 21: cinética quimica

TEMPERATURA TEMPERATURA O aumento da temperatura aumenta a agitação O aumento da temperatura aumenta a agitação molecular, aumentando o número de colisões entre molecular, aumentando o número de colisões entre os reagentes, aumentando velocidade da reação.os reagentes, aumentando velocidade da reação.

PRESSÃO (gases)PRESSÃO (gases)O aumento da pressão causa uma diminuição do O aumento da pressão causa uma diminuição do volume ocupado, aumentando o número de choques volume ocupado, aumentando o número de choques entre os reagentes, que aumenta sua velocidade.entre os reagentes, que aumenta sua velocidade.

Page 22: cinética quimica

Em reações das quais participam reagentes que Em reações das quais participam reagentes que se encontra em diferentes fases, a velocidade se encontra em diferentes fases, a velocidade será maior quanto maior for a será maior quanto maior for a superfície de superfície de contatocontato entre essas fases. entre essas fases.

Page 23: cinética quimica
Page 24: cinética quimica

É o nome dado ao aumento de É o nome dado ao aumento de velocidade provocado pelo catalisador.velocidade provocado pelo catalisador.

CATÁLISECATÁLISE

CATALISADORCATALISADOR

É uma substância que aumenta a É uma substância que aumenta a velocidade da reação, diminuindo a velocidade da reação, diminuindo a energia de ativação para os reagentes energia de ativação para os reagentes atingirem o complexo ativado. No atingirem o complexo ativado. No entanto eles não participam da formação entanto eles não participam da formação do produto, sendo completamente do produto, sendo completamente regenerados no final.regenerados no final.

Page 25: cinética quimica

Presença de Catalisador

Sem catalisador

Com catalisador

EEаа

Coordenada de reação Coordenada de reação

Page 26: cinética quimica

CATALIDADORCATALIDADOR

Diminuição da energia de ativaçãoDiminuição da energia de ativação

Aumento da rapidezAumento da rapidez

acarreta

Atua na

Page 27: cinética quimica

CATÁLISE HOMOGENIA E HETEROGÊNEACATÁLISE HOMOGENIA E HETEROGÊNEA

Catálise homogenia Catálise homogenia é aquela em que o é aquela em que o catalisador e os reagentes estão em uma catalisador e os reagentes estão em uma mesma fasemesma fase, formando um sistema , formando um sistema homogêneo.homogêneo.Catálise heterogêneaCatálise heterogênea é aquela em que o é aquela em que o catalisador e os reagentes estão em catalisador e os reagentes estão em fases fases diferentesdiferentes..

Page 28: cinética quimica

LEI CINÉTICALEI CINÉTICAÉ a equação que permite calcular a velocidade de uma reação a partir das concentrações de reagentes. De forma genérica:

v = k · [X]m · [Y]n

Onde:aX + bY -> produtosk : constante da velocidade da reação, dependente da temperatura.[X] e [Y]: concentração dos reagentes X e Y em mol/Lm e n: são expoentes determinados experimentalmente, e que recebem o nome de "ordem da reação". Assim:m: ordem da reação em relação a Xn: ordem da reação em relação a Ym + n: ordem total da reação

Page 29: cinética quimica

Ordem de uma reaçãoChamamos de ordem de uma reação a soma de todos os expoentes que aparecem na expressão da velocidade da reação

Chamamos de ordem de uma reação a soma de todos os expoentes que aparecem na expressão da velocidade da reação

aA + bB + cC => dD + eE + fFV = k [A]a [B]b [C]γ

Ordem da reação: α + β + γPodemos expressar a ordem de uma reação em relação a um determinado reagente:

Ordem da reação em relação a A = α

Ordem da reação em relação b B = β

Ordem da reação em relação c C = γ

Page 30: cinética quimica

A ordem da reação em relação a um reagente indica a dependência existente entre a concentração desse reagente e a velocidade da reação global.

A ordem da reação em relação a um reagente indica a dependência existente entre a concentração desse reagente e a velocidade da reação global.

2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O

V = k [H2] [NO]2

Ordem da reação: 1 +2 = 3 (3ª ordem)

Ordem da reação em relação ao H2: 1ª ordem, v = k [H2]

Ordem da reação em relação ao NO: 2ª ordem, v = k [NO]2

Page 31: cinética quimica

ExperiênciaExperiência [A][A] [B][B] [C][C] Velocidade/molVelocidade/mol(L.min(L.min-1-1))

1ª1ª 2 mol/L2 mol/L 3 mol/L3 mol/L 1 mol/L1 mol/L VV11 = 0,5 = 0,5

2ª2ª 4 mol/L4 mol/L 3 mol/L3 mol/L 1 mol/L1 mol/L VV22 = 2,0 = 2,0

3ª3ª 4 mol/L4 mol/L 6 mol/L6 mol/L 1 mol/L1 mol/L VV33 = 2,0 = 2,0

4ª4ª 4 mol/L4 mol/L 6 mol/L6 mol/L 2 mol/L2 mol/L VV44 = 16,0 = 16,0

Comparando 1ª e 2ª

v = k [A]2

4 v = k [2 A]2

Page 32: cinética quimica

CONSTANTE DA VELOCIDADECONSTANTE DA VELOCIDADE

REAÇÃOREAÇÃO TEMPERATURATEMPERATURA

Depende da

Page 33: cinética quimica

Teoria da ColisãoTeoria da Colisão

As moléculas dos reagentes devem colidir entre si

A colisão deve ocorrer com geometria favorável.

Reação elementar

Reação não-elementar

Page 34: cinética quimica

Reação Elementar

Quando a reação química se desenvolve em uma única etapa, dizemos que a reação é elementar.

Numa reação elementar, os expoentes a que devem ser elevadas as concentrações dos reagentes na expressão da velocidade são os próprios coeficientes dos reagentes na equação balanceada

1 H3O+ + 1 OH- => 2 H2O

V = k [H3O+] [OH-]

Page 35: cinética quimica

Reação Não-Elementar

A etapa lenta é a etapa determinante da velocidade da reação

Quando a reação se desenvolve em duas ou mais etapas distintas, a velocidade da reação depende apenas da velocidade da etapa lenta.

Page 36: cinética quimica

2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O

Etapa I 1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O (lenta)

Etapa II 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O (rápida)

Reação Global 2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O

A velocidade da reação global será determinada pela velocidade da etapa I

V = k [H2] [NO]2

Page 37: cinética quimica

Cinética Química

Reação Não-Elementar

2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O

Ene

rgia

de

ativ

açã

o

Caminho da reação

1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O

Etapa I Etapa II