Cinética Química
Cinética Química
Na(s) + H2O(l) Na(OH)(aq)
G = -2588 Kj/mol
Processo Espontâneo
Reação Rápida
Zn(s) +2 HCl(aq) ZnCl2(aq) + H2(g)
G = -383,5 Kj/mol
Processo Espontâneo
Reação Lenta
Cinética Química
• Espontaneidade não está relacionada com velocidade.
• Velocidade pode ser expressa:
V = nCO/t
V = nNO2/t
V = - nCO2/t
V = - nNO/t
H2 I2 2 HI+
Mecanismos de Reação
Fatores que afetam a velocidade da Reação
•Energia dos choques
•Orientação das moléculas
•Frequência dos choques
H2 I2 2 HI+
Energia de Ativação
Eat
Influência da Temperatura
• Aumento de temperatura – Aumento da Energia Média dos Choques.
Influência da Pressão
Aumento na pressão aumenta a probabilidade (freqüência)
das colisões
Influência da Concentração
Aumento na concentração aumenta a freqüência das
colisões
Lei da Ação das Massas
a A + b B 2AB
v = k1[A]a [B]b
• Com gases, pode-se usar P em lugar de [ ].
Efeito da Área de Contato
Bombril enferruja mais rápido que prego.
Maior área de contato
aumenta a freqüência das colisões
Catalizadores
Substâncias que aceleram uma reação sem
serem consumidas no processo.
Reação Catalizador
Decomposição do Peróxido de Hidrogênio MnO2
Nitração do Benzeno H2SO4(conc)
Conversão do SO2 em SO3 NO2
Hidrogenação da ligação C=C Ni
Catalisadores
Atuação - Diminuem a energia de ativação.
Catalisadores
Fornecem um caminho alternativo para a reação, com menor Eat
A) Formação de um composto intermediário
2 SO2 + O2 2 SO3 (lento – Eat alta)
1) 2 NO + O2 2 NO2 ( + rápido – Eat menor)
2) 2 NO2 + 2 SO2 2 SO3 + 2 NO (rápido)
B) Adsorção dos reagentes
Normalmente envolve metais de transição.
Faz-se uso dos orbitais d vazios do metal de transição.
(Ex – Decomposição do HI catalizada por Platina em pó)
Principais Catalisadores
• Metais de Transição.
• Catalisadores de oxi-redução.
• Ácidos e Bases – Importantes na Química Orgânica.– Seu funcionamento envolve transferência de próton (catálise geral
ácida).
• Enzimas– Catálise baseada em reconhecimento de estruturas espaciais.– RNA polimeraze, Lipases, ATPases, Fosfatases ácidas e alcalinas...
Equilíbrio em Sistemas Homogêneos
Reações Reversíveis
• Reação que se processa simultaneamente nos dois sentidos.
V1 = k1 [H2O]2
V-1 = k-1 [O2] [H2]2
Equilíbrio – As velocidades das reações direta e inversa se igualam
2 H2O 2 H2 + O2
Equilíbrio Dinâmico
V1 = k1 [H2O]2
V-1 = k-1 [O2] [H2]2
Grau de Equilíbrio
= (no. de moles que reagiu)/(no. de moles inicial)
Depende de T, P, V, e n
H2O
H2
H2
O2
O2
H2O
Constante de Equilíbrio
V1 = k1 [H2O]2
V-1 = k-1 [O2] [H2]2
No equilíbrio v1 = v-1
k1 [H2O]2 = k-1 [O2] [H2]2
k1/k-1 = [O2] [H2]2 / [H2O]2
Keq = [O2] [H2]2 / [H2O]2
2 H2O 2 H2 + O2
Constante de Equilíbrio
a A + b B + c C + d D e E + f F + g G +h H
Keq = [A]a [B]b [C]c [D]d
[E]e [F]f [G]g [H]h
Deslocamento de Equilíbrio
• Mudanças nas velocidades das reações direta ou inversa alteram a posição de equilíbrio
H2O+CH3COOH C2H5OH CH3COOC2H5+
(0,333 mol)
(1 mol)
(1 mol)
(0,154 mol)
(0,333 mol)
(1 mol)
(2 mol)
(0,154 mol)
(0,666 mol)
(0 mol)
(0 mol)
(0,845 mol)
(0,666 mol)
(0 mol)
(0 mol)
(0,845 mol)
Inicial
Equilíbrio
Inicial
Equilíbrio
Keq = = 1,332[CH3COOC2H5] [H2O]
[CH3COOH] [C2H5OH]
Deslocamento de Equilíbrio
• Princípio de Le Chatelier - O sistema sempre responde a uma perturbação, atingindo uma nova posição de equilíbrio, de modo a neutralizar a perturbação introduzida.
Keq = = 1,332[CH3COOC2H5] [H2O]
[CH3COOH] [C2H5OH]
H2O+CH3COOH C2H5OH CH3COOC2H5+
(0,333 mol)
(1 mol)
(1 mol)
(0,154 mol)
(0,333 mol)
(1 mol)
(2 mol)
(0,154 mol)
(0,666 mol)
(0 mol)
(0 mol)
(0,845 mol)
(0,666 mol)
(0 mol)
(0 mol)
(0,845 mol)
Inicial
Equilíbrio
Inicial
EquilíbrioEx: Quais as concentrações de equilíbrio, partindo-se das concentrações iniciais abaixo?
Etanol Ácido Acético Água Éster Metil Etílico
1 2 0 0
3 2 1 1
1 1 1 1
Influência da Concentração
Keq = = 1,332[CH3COOC2H5] [H2O]
[CH3COOH] [C2H5OH]
H2O+CH3COOH C2H5OH CH3COOC2H5+
(0,333 mol)
(1 mol)
(1 mol)
(0,154 mol)
(0,333 mol)
(1 mol)
(2 mol)
(0,154 mol)
(0,666 mol)
(0 mol)
(0 mol)
(0,845 mol)
(0,666 mol)
(0 mol)
(0 mol)
(0,845 mol)
Inicial
Equilíbrio
Inicial
Equilíbrio
Influência da Pressão
• Mais sentida em reações que envolvam reagentes gasosos.
Keq = [pH2]3[pN2]
[pNH3]22 NH3(g)3 H2(g) N2(g)+
Qual o resultado de um aumento de pressão?
Influência da Temperatura
2 NH3(g)3 H2(g) N2(g)+ G = -26,2 KJ/mol
Aumento de Temperatura favorece a reação endotérmica!