CINÉTICA QUÍMICA.

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1 CINÉTICA QUÍMICA

2 1- Objetivo Estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que influem nessa velocidade.

3 2-VELOCIDADE MÉDIA DAS REAÇÕES
É o quociente da variação da molaridade (mol ou massa) do reagente (ou produto) em um dado intervalo de tempo. Obs.: [X]  molaridade

4 Ex: N H2  2 NH3 TEMPO [NH3] [N2] [H2] 100 300 10 32,5 84,75 251,25 15 40 80 240

5 Ex.: O  15 min a) NH3 Vm = b) N2 Vm = c) H2 Vm =

6 3. Velocidade Média da Reação
Seja a reação genérica: a . A + b . B  c . C A) Reagente: Vm = – X B) Produto: Vm = X

7 N2 + 3 H2  2 NH3 Ex.: NH3: Vm = 1/2 . 2,7 = 1,3 mol/L x min
N2 : Vm = – 1/1 . (–1, 3) = 1,3 mol/L x min H2 : Vm = –1/3 . (– 4) = 1,3 mol/L x min

8 EXEMPLO (FEI-SP) A combustão do butano (C4H10) correspondente à equação: C4H /2 O2 → 4 CO H2O + Energia Se a velocidade da reação for 0,05 mol butano/minuto, qual a massa de CO2 produzida em 1 hora? RESOLUÇÃO: C4H CO2 1mol g=176 g 0.05 mol X Logo: X=8,8 g/min Mas: , =528 g / h

9 4. Velocidade Instantânea
É o valor para o qual tende a velocidade média quando o intervalo de tempo vai se tornando cada vez menor. a) REAGENTE b) PRODUTO

10 EXEMPLO (Cesgranrio-RJ) O gráfico a seguir representa a variação das concentrações das substâncias X, Y e Z durante a reação em que elas tomam parte. A equação que representa a reação é: X + Z  Y X + Y  Z X  Y + Z Y  X + Z Z  X + Y

11 5. Fatores que Afetam a Velocidade das Reações
a) Superfície de Contato;

12 d) Estrutura Cristalino; Cgraf + O2  CO2
b) Afinidade Química; Ex.: Fe + H2O  Na + H2O  c) Estado Físico; d) Estrutura Cristalino; Cgraf + O2  CO2 Cdiam + O2  CO2 (reação lenta) Obs.: Quanto mais compacta a estrutura cristalina, menor a velocidade da reação. e) Reagentes Dissolvidos; AgNO3(s) + NaC(s)  X AgNO3(aq) + NaC(aq)  AgC(aq) + NaNO3(aq)

13 f) Concentração das substâncias;
g) Pressão; h) Temperatura; Regra de Van’t Hoff: Um aumento de 10ºC faz com que a velocidade da reação dobre. I) Catalisadores. Substância capaz de acelerar uma reação sem ser consumido durante a reação.

14 (Fuvest-SP) O zinco reage com ácidos, ocorrendo liberação do gás hidrogênio. Adicionam-se quantidades iguais de ácido em duas amostras de mesma massa de zinco, uma delas em raspas (A) e a outra em pó (B). Para esta experiência, o gráfico que deve representar a produção de hidrogênio em função do tempo de reação é:

15 6. Teoria das Colisões Ex.: O2 + N2  2 NO

16 Segundo a teoria das colisões, a velocidade depende de:
a) freqüência dos choques; b) orientação dos choques; energia dos choques. Energia de ativação (Eat): é a quantidade de energia fornecida ao reagente necessária para a formação do complexo ativado.

17 7-REPRESENTAÇÃO GRÁFICA
a) Reação Exotérmica

18 b) Reação Endotérmica

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20 (UFBA) Considere o diagrama abaixo para a se-guinte reação:
A entalpia da reação e a energia de ativação representadas são, respectivamente:

21 8. Lei da Velocidade (Lei da ação das massas/guldberg-waage)
Seja a reação genérica: a . A + b . B  c . C + d . D V = K . [A]a . [B]b Onde: K  Constante Cinética da Velocidade (depende dos fatores que influem na velocidade da reação principalmente a temperatura).

22 Mecanismo da Reação: Conjunto de reações elementares ou parciais segundo as quais ela se processa.
Reação Global: NO2 + CO  NO + CO2 Reações Elementares: 2NO2→NO3 + NO (LENTA) NO3 +CO → NO2 + CO2 (RÁPIDA) Logo: V = k . [NO2]2 Obs.: A velocidade da reação dependerá da etapa lenta. Ordem  Expoente Ordem Global  Soma dos expoentes Molecularidade  n.º de moléculas que se chocam em cada etapa da reação. Ex.: H2 + I2  2 HI V = K . [H2] . [I2]

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24 Obs -II.: (solução diluída) C12H22O11 + H2O  C6H12 O6 + C6H12 O6 sacarose frutose glicose V = K . [H2O] . [C12H22O11] Constante Então: V = K’. [C12H22O11]

25 9. Catalisadores 2 H2 + O2  2 H2O (não ocorre)
2 H2 + O H2O (explosiva) 2 H2O H2O + O2

26 9.1. Conceitos Catálise: é o aumento da velocidade da reação provocado pelo catalisador. b) Promotor ou ativador: substância que acentua o efeito do catalisador, embora sozinha não tenha efeito catalítico. Ex.: N2 + 3 H2 → 2 NH3 (Fe + K2O + A2O3) c) Veneno ou anticatalisador: diminui ou anula o efeito do catalisador: Ex.: N2 + 3 H2 → 2 NH3 (Fe + As) d) Autocatálise: é o processo que ocorre quando um dos produtos da reação age como catalisador da própria reação. CH3COOC2H5 + H2O  CH3COOH + C2H5OH Obs.: A reação é lenta até a formação do ácido.

27 9.2. Tipos de Catálise Homogênea 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)
b) Heterogênea 2 SO2(g) + O2(g) SO3(g)

28 9.3. Mecanismo da catálise a) Formação do composto intermediário
Reação Global: 2 SO2 + O SO3 Mecanismo: 2 NO + O2  2 NO2 (rápida) 2 NO2 + 2 SO2  2 SO3 + 2 NO (rápida)

29 b) Adsorção dos reagentes
Ex.: 2 HI H2 + I2

30 9.4. Ação do Catalisador

31 o catalisador nunca muda o H da reação (isto é, a quantidade total de calor ou energia liberada ou absorvida pela reação); o catalisador tanto age na reação direta como na reação inversa; o catalisador não altera o rendimento da reação (quantidade de produto formado), apenas permite obter os produtos mais rapidamente.

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33 (UFMG) As curvas I e II representam caminhos possíveis para a reação de hidrogenação do propeno.
Indique a curva que corresponde ao caminho da reação mais rápida. Escreva o fator responsável por essa diferença de velocidade. Compare as energias dos complexos ativados formados nos dois caminhos da reação.