cinética química. objetivos : conceito e aplicações de velocidade de uma reação. influência...
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QuímicaCinética Química
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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.
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Energia de ativaçãoÉ a energia mínima necessária nas colisões
das partículas para posterior formação dos produtos.
Reação exotérmica Reação endotérmica
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Catalisadores1- Definição
São substâncias utilizadas em uma reação, sem serem
consumidas, apenas aumentando a velocidade destas reações.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Obs: Com o aumento da temperatura, mais moléculas reagem, reação mais rápida (maior velocidade de reação)
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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.
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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
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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.
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Exemplo : 2H2 + 2NO N2 + 2H2O
V= K[H2]²[NO]²
2 ° ordem de H22 ° ordem de NO
TOTAL : 4° ordem
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Reações não elementaresSão reações em que ocorrem mais de um
processo elementar, sendo a etapa lenta um fator decisivo na velocidade da reação.
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Exemplo:
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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.
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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.
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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
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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
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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.
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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 :
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Obrigada pela atenção!!!Fim.