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Cinética Química. Objetivos : Conceito e aplicações de velocidade de uma reação. Influência na velocidade de uma reação pela natureza dos reagentes, concentrações.

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1 Cinética Química

2 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.

3 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.

4 Velocidade média A 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

5 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

6 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 MOLES C2H2 N° DE MOLES H2 N° DE MOLES C2H

7 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.

8 Energia de ativação É a energia mínima necessária nas colisões das partículas para posterior formação dos produtos. Reação exotérmica Reação endotérmica

9 Catalisadores 1- Definição São substâncias utilizadas em uma reação, sem serem consumidas, apenas aumentando a velocidade destas reações.

10 Exemplo H2 + 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

11 O catalisador diminui a energia de ativação de uma reação, provocando um aumento na velocidade da reação. CATALISADOR Diminui a energia de ativação Aumenta a velocidade da reação Não altera o valor da variação de entalpia ( H). Não reage.

12 2- Catálise Reação que ocorre na presença de um catalisador. Catálise Homogênea É quando os reagentes e o catalisador constituem uma só fase. Catálise Heterogênea É quando os reagentes e o catalisador constituem mais de uma fase.

13 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.

14 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.

15 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.

16 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.

17 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.

18 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.

19 Obs: Obs: Com o aumento da temperatura, mais moléculas reagem, reação mais rápida (maior velocidade de reação)

20 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.

21 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 + dD V= k[A]ª[B]b

22 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.

23 Exemplo : 2H2 + 2NO N2 + 2H2O V= K[H2]²[NO]² 2 ° ordem de H2 2 ° ordem de NO TOTAL : 4° ordem

24 Reações não elementares São reações em que ocorrem mais de um processo elementar, sendo a etapa lenta um fator decisivo na velocidade da reação.

25 Exemplo:

26 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.

27 Fatores que alteram a velocidade da reação Pressão O 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.

28 Questões comentadas: 1) Considerando a equação: 3A + 2B C + 5D A) Qual a equação da velocidade ? EXPERIÊNCIAVELOCIDADE MOL/L.MIN [A] MOL/L[B] MOL/L I20105 II III6015

29 2) Considerando a equação: Xx + Yy + Zz Ww +mM e a tabela abaixo: A) Equação da velocidade?,.k B) Valor de K ? EXPERIÊNCIACONCENTRAÇÕES MOL/LVELOCIDAD E (MOL/L.MIN) [X][Y][Z] I2310,5 II4312,0 III4612,0 IV46216,0

30 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 Cl O 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.

31 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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34 Fim.


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