conceitos de cinética química
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Conceitos de
Cinética Química
Hugo Félix
Explicar o que é cinética
química, apresentando seus
principais conceitos e
exemplificando algumas
reações químicas.
Conteúdos O que é cinética química?;
Velocidade de uma reação química e unidade;
Velocidade de uma reação química e a concentração;
Velocidade instantânea de uma reação;
Lei de velocidade;
Lei de velocidade e ordem de uma reação;
Revisão;
Lei de velocidade integrada de primeira ordem;
Aplicação da lei de velocidade integrada de primeira ordem;
Lei de velocidade integrada de segunda ordem;
Modelo de reações: a teoria do complexo ativado;
Teoria do complexo ativado: características;
Teoria do complexo ativado: exemplos;
Catalisadores;
Catalisadores químicos e biológicos;
Revisão.
O que é cinética química?
Uma área da química envolvida no
estudo das reações químicas.
Velocidade de uma reação
química e unidade
Na física:Vm=∆S/∆t .: ∆S= variação da posição e
∆t= variação do tempo.
Na química:Vm=-∆[x]/∆t .: x massa do composto
molaridade do composto e ∆t= variação dotempo.
Velocidade de uma reação
química e a concentração
Vm=-∆[x]/∆t
aA + bB cC + dD Reação química genérica
Como expressar a velocidade de uma reaçãoquímica independentemente dos coeficientesestequimiométrico?
Velocidade de uma reação química e a concentração
• Vm=-∆[x]/∆T
aA + bB cC + dD Reação química genérica
• Como expressar a velocidade de uma reaçãoquímica independentemente dos coeficientesestequimiométrico?
𝑉𝑚 = - 1∆[𝐴]
𝑎∆𝑇 = -
1∆[𝐵]
𝑏∆𝑇 =
1∆[𝐶]
𝑐∆𝑇 =
1∆[𝐷]
𝑑∆𝑇 vm
A velocidade instantânea
de uma reação
Velocidade de uma reação química emtermos da derivada*.
* Derivada: Operação matemática relacionandoduas variáveis.
A velocidade instantânea da reação
Vm = - 1d[A]
a∆T = -
1d[B]
b∆T =
1d[C]
c∆T =
1d[D]
d∆T Vm
Lei de velocidade
V= k[X]a .: V=V(X)V velocidade da reação; k Constante de
velocidade e X Concentração da espécie.
Expresse a velocidade de isomerização do isocianeto de
hidrogênio para cianeto de hidrogênio?
1) Reação química: HNC(g) HCN(g)
2) Lei de velocidade*: V=k[HNC]a
*Uma lei de velocidade é determinada experimentalmente.
Lei de velocidade e ordem
de uma reação Ordem da reação*: valor do expoente da
concentração
Exemplo: H2 + Br2 2HBr .: V= k[H2][Br2]1/2
Ordem de reação para [H2] = 1
Ordem de reação para [Br2] = ½
Qual a ordem de reação global para a
reação acima? 1+1/2 = 3/2.
*A ordem da reação assuem valores inteiros ou semi-inteiros.
Revisão
O que é cinética química?;
Velocidade de uma reação e unidade;
Velocidade de uma reação e
concentração;
Velocidade instantânea;
Lei de velocidade;
Ordem de uma reação;
Lei de velocidade integrada de
primeira ordem
V=k[A] V = - d[A]/dt = k[A]
d[A]/[A]=-kdt
[A]f=[A]oe-kt
Aplicação da Lei de velocidade
integrada de primeira ordem
Calcule a concentração de N2O5 remanescente 600s(10min) após o início de sua decomposição a 65ºC,quando sua concentração inicial era 0,040 Mol/L. Aconstante k vale 5,2x10-3 s-1.
1) reação química: 2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)
2) velocidade: V=k[N2O5]
3) [A]f=[A]oe-Kt: [N2O5]f= [N2O5]ie-kt
4) [N2O5]f= (0,040 Mol/L).e-(5,2x10-3s-1)x(600s)
5) [N2O5]f= 0,0018Mol/L
Análise da reação:
Após 600s, a concentração de N2O5 cai de 0,040 Mol/Lpara 0,0018 Mol/L.
Lei de velocidade integrada de
segunda ordem
• V=k[A] 2 V =-d[A]/dt = k[A]2
d[A]/[A]2=-kdt
[A]f=[A]o
1 + [A]okt
Modelo de Reações: A teoria do
complexo ativado
Usada para explicar como aconteceuma reação química.
Aplica-se a gases e soluções;
Mais geral que a teoria das colisões,a qual foi elaborada para descrevergases.
A teoria do complexo ativado:
características
1) Choques entre moléculas reação
química;
2) Energia mínima (Ea) Energia de
ativação;
3) Formação de estado de transição*;
4) Maior temperatura Mais
moléculas com energia de ativação.
*Estado intermediário de alta energia entre reagentes e produtos.
A teoria do complexo ativado:
exemplosChoques entre moléculas
Energia de ativação (Ea)
↑ Temperatura
↑Energia
Catalisadores
Qual a utilidade dos catalisadores? Baixar a energia de ativação.
Um catalisador fornece um novo
caminho de reação com
energia de ativação mais baixa.
Portanto, permitindo que mais
moléculas reagentes cruzem
a barreira e formem produtos.
Catalisadores químicos e
biológicosCatálise química Catálise biológica
Proteínas com funções
catalisadoras.
Catalisadores metálicos no
escapamento de um automóvel.
Revisão
Lei de velocidade integrada de primeira ordem;
Lei de velocidade integrada de segunda ordem;
Modelos de reações;
Teoria do complexo ativado:características e
exemplos;
Catalisadores químicos e biológicos.
Obrigado.