cinética quimica
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CINÉTICA CINÉTICA QUÍMICAQUÍMICA
Parte da Química que estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam.
Reações QuímicasRápidas Lentas
Moderadas
CINÉTICA QUÍMICA
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
Reação Moderada
Decomposição dos Alimentos
Reação LentaReação Lenta
Formação do
Petróleo
Formação de Rochas
Formação de ferrugem
REAÇÃO QUÍMICAREAÇÃO QUÍMICA
CONSUMIDOSCONSUMIDOS
PRODUTOSPRODUTOS
FORMADOSFORMADOS
REAGENTESREAGENTES
SÃO SÃO
ENVOLVE
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..
Assim como na física, a velocidade da reação é a velocidade da reação é calculada pela expressão:calculada pela expressão:
Condições para que ocorra uma ReaçãoCondições para que ocorra uma Reação
Os reagentes devem estar em contato.
Afinidade química entre os reagentes.
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
[ ]
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.
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
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.
Teoria da ColisãoTeoria da Colisão
O2 N2
O-------N
O N2 NO
Reagentes
Complexo Ativado
Produtos
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
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.
Teoria da ColisãoTeoria da Colisão
Colisão Desfavorável
Colisão Desfavorável
eficaz
Não eficazI2 + H2
HI + HI
I2 H2
TEORIA DAS COLISÕES:
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.
Quanto menor for a energia de ativação exigida, maior a velocidade da reação.
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.
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.
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.
Presença de Catalisador
Sem catalisador
Com catalisador
EEаа
Coordenada de reação Coordenada de reação
CATALIDADORCATALIDADOR
Diminuição da energia de ativaçãoDiminuição da energia de ativação
Aumento da rapidezAumento da rapidez
acarreta
Atua na
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..
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
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
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
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
CONSTANTE DA VELOCIDADECONSTANTE DA VELOCIDADE
REAÇÃOREAÇÃO TEMPERATURATEMPERATURA
Depende da
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
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-]
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.
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
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