lei de velocidade - educacional...1- calcular a velocidade de uma reação a partir do conhecimento...
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NH4+ (aq) + NO2
- (aq) N2 (g) + 2 H2O (ℓ)
Consideremos a reacção
LEI DE VELOCIDADE
2
2
2
2
Equação de velocidade ou Lei cinética da reação:
onde k é a constante de velocidade da reação.
Utilidade das
equações
cinéticas
1- Calcular a velocidade de uma reação
a partir do conhecimento da constante de
velocidade e das concentrações de
reagentes;
2- Calcular a concentração de
reagentes em qualquer instante durante
o decorrer de uma reação.
Ordem de reação
Consideremos a reação geral:
aA + bB → cC + dD
A equação da velocidade assume a forma:
Velocidade = k[A]x[B]y
x e y – ordem de uma reação; x é a ordem de A e y é a ordem de B.
A reação tem ordem global x+y
Chama-se ordem de uma reação (ordem global) à soma dos valores das potências
a que as concentrações de reagentes se encontram elevadas a equação cinética da
reação
Uma reação pode ser de ordem zero, 1 (1.ª ordem), 2 (2.ª ordem), etc.
o ordem zero em relação a um reagente se a alteração da concentração desse
reagente não causa alteração à sua velocidade.
o primeira ordem em relação a um reagente se, duplicar a concentração,
duplica a velocidade da reação também.
o é de ordem n em relação a um reagente se, duplicar a concentração
aumenta de 2n a velocidade da reação.
Uma reação é de:
ORDEM DE REAÇÃO e
CONCENTRAÇÃO
Reações de ordem zero
Reações de ordem zero são raras. As reações de
primeira e de segunda ordem são os tipos mais comuns
de reações.
A equação cinética é: velocidade = k[A]0=k
A velocidade de uma reação de ordem zero é
constante e independente das concentrações de
reagentes.
k
dt
Ad
Reações de 1ª ordem
Uma reação de primeira ordem é uma reação
cuja velocidade depende da concentração de
reagente elevada à potência unitária. A
produto
Comportamentos característicos de
uma reação de primeira ordem
7
a) Diminuição da concentração do
reagente com o tempo.
b) Utilização da representação gráfica
da relação linear de ln[A] em função do
tempo para calcular a constante de
velocidade.
Reações de 1ª ordem
A produto
][ Akvelocidade
t
Avelocidade
REAÇÕES DE 2ª ORDEM
É a reação cuja velocidade depende da
concentração de reagente elevada ao quadrado
ou de concentrações de dois reagentes
diferentes, cada um deles elevada à unidade.
1º Caso: A → produto
2º Caso: A + B → produto
REAÇÕES DE 2ª ORDEM1º Caso: A → produto
2
Akvelocidade
t
Avelocidade
2º Caso: A + B → produto
BAkvelocidade
t
B
t
Avelocidade
Ordem Equação cinética
0
1
2
Velocidade =k
Velocidade = k [A]
Velocidade = k [A]2
Resumo da cinética de
reações de ordem zero, 1ª
ordem e 2ª ordem
• Temperatura
• Concentração
• Pressão
• Área de contato
A superfície de contato de uma
reação indica a área de contato entre
reagentes.
Quanto maior esta área, mais efetiva é a
reação. Logo, os reagentes em pó (ou
diluídos) reagem mais efetivamente que os
na forma maciça.
Para a maioria das reações, a velocidade aumenta com um aumento
da temperatura.
Para reagentes gasosos, o
aumento da pressão provoca o
aumento da superfície de contato
pois aumenta o número de
moléculas reagentes por unidade
de volume. Isso tem por
conseqüência o aumento da
velocidade.
A pressão não tem efeito sobre
reagentes sólidos ou em solução.
Um catalisador não é consumido durante essa reação.
Conversores Catalíticos
CO + Hidrocarbonetos que não sofreram combustão + O2
CO2
+ H2O
Conversor
Catalítico
2NO + 2NO2 2N
2+ 3O
2
Conversor
catalítico
Compressor de ar:
fonte de ar
secundário
Recolha de
gases de escape
Tubo de escape
Conversores
Catalíticos
Extremidade do
tubo de escape
CATÁLISE HETEROGÉNEA
Processo Haber (produz NH3)
N2
(g) + 3H2
(g) 2NH3
(g)
Fe/Al2O
3/K
2O
catalisador
A síntese de Haber do
amoníaco
4NH3
(g) + 5O2
(g) 4NO (g) + 6H2O (g)
Catalisador de platina-ródio
2NO (g) + O2
(g) 2NO2
(g)
2NO2
(g) + H2O (l) HNO
2(aq) + HNO
3(aq)
Pt-Rh catalisadores
Usados no processo de
Ostwald
PROCESSO DE OSTWALD
(produz HNO3)
Quando um dos produtos da
reação atua como catalisador.
No início, a reação é lenta e, à
medida que o catalisador (produto)
vai se formando, sua velocidade vai
aumentando.
• As enzimas são catalisadores biológicos.
• As enzimas atuam apenas sobre moléculas especificas, chamadas
substratos (ou seja, reagentes), deixando inalterado o resto do sistema.
• Uma enzima é tipicamente uma proteína de dimensões elevadas que
contém um ou mais centros activos. É nesses centros que ocorrem as
interacções com as moléculas de substrato. Estes centros activos têm
estruturas compatíveis apenas com certas moléculas com uma relação
topológica semelhante à que existe entre uma chave e a respectiva
fechadura.
E + S ES
ES P + E
Catálise Enzimática
k
CINÉTICA
QUÍMICA
O QUE SE FAZ NO DIA A
DIA PARA DIMINUIR A
VELOCIDADE DAS REACÇÕES
QUÍMICAS??
O que fazer para conservar os alimentos durante mais tempo?
Colocam-se no frigorífico, uma vez que a temperatura elevada é um dos factores que aumenta a velocidade de reacção.
Como é que antigamente se conservavam os alimentos, se não existiam frigoríficos?
A salga foi um dos primeiros processos de conservar os alimentos, nomeadamente peixe e carne. O sal funciona como inibidor – diminui a velocidade de reacção.
Alguma vez pensaste porque é que os chouriços são defumados?
A substância química formaldeído, libertada no fumo, mata muitas bactérias que iriam degradar mais rapidamente o alimento.
As garrafas de vinho são fechadas com rolha e lacre. Porquê?
O lacre nas rolhas das garrafas de vinho, isola mais o vinho do contacto com o ar, que o iria oxidar mais rapidamente.
Alguma vez reparaste nas embalagens do café?
Há alimentos, como o café, que são guardados no vácuo, o oxigénio do ar faria com que a sua degradação fosse mais rápida.
Já reparaste que ao abrir uma lata de salsichas, a lata dá um estalido?
Antes de a lata ser hermeticamente fechada, o alimento é por vezes aquecido para retirar o ar que iria favorecer a sua oxidação. Também lhe são adicionados antioxidantes.
Já pensaste porque é que os vinhos estão guardados nas caves?
Os vinhos conservam-se melhor em locais frescos e escuros.
Quando fazes um sumo de laranja deves bebê-lo de imediato ou deves deixar ao ar durante algum tempo??
A vitamina C degrada-se facilmente por acção da luz e do ar; daí devermos beber um sumo de laranja logo após a sua preparação.
Porque é que a manteiga não deve ser deixada ao ar?
A manteiga exposta ao ar e ao calor “rança”, pois o oxigénio do ar provoca a degradação das gorduras. O frio e antioxidantes, como a vitamina C e E ajudam a retardar estas reacções.
Porque é que não deves picar a carne para guardar no frigorífico?
A carne depois de picada deteriora-se mais rapidamente, mesmo no frigorífico.
A velocidade de reacção aumenta quando o estado de divisão aumenta.
Quando tens de acender uma fogueira porque é que não usas os troncos maiores e mais grossos?
Numa fogueira, os troncos mais grossos demoram mais tempo a arder. Quanto mais pequenos forem os troncos mais depressa ardem!
Porque será que para fazer compota é necessário tanto açucar?
O açucar actua como conservante em compotas e xaropes.
Porque é que os “pickles” têm um sabor tão forte?
Porque são postos em vinagre. O vinagre mata ou inibe o crescimento de bactérias que iriam degradar o alimento.