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CINÉTICA QUÍMICA. Cinética Química Parte da Química que estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam. Reações Químicas Rápidas Lentas.

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1 CINÉTICA QUÍMICA

2 Cinética Química Parte da Química que estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam. Reações Químicas Rápidas Lentas Moderadas

3 Cinética Química Reação Rápida 6 NaN 3(l) + Fe 2 O 3(s) 3 Na 2 O (s) + 2 Fe (s) + 9 N 2(g) faísca

4 Cinética Química Reação Moderada Reação Lenta Decomposição dos Alimentos Formação do Petróleo

5 Cinética Química AB t [ ]

6 Cinética Química Velocidade Média (Vm) de uma Reação em Função das Substâncias É a razão entre a quantidade consumida ou produzida da substância e o intervalo de tempo (t) em que isso ocorrreu.

7 Cinética Química Velocidade Média (Vm) de uma Reação em Função das Substâncias

8 Cinética Química Como calcular a velocidade de uma reação quando a proporção entre o número de mols é diferente? 2 HI (g) H 2(g) + I 2(g) A velocidade da variação de concentração do HI é duas vezes maior que a velocidade da variação de concentração do H 2 Velocidade Média (Vm) de uma Reação

9 Cinética Química C 2 H H 2 => C 2 H 6 Tempo (min) Quantidade de etano formada

10 Cinética Química C 2 H H 2 => C 2 H 6

11 Cinética Química Condições para que ocorra uma Reação Os reagentes devem estar em contato Afinidade química entre os reagentes Teoria da Colisão As moléculas dos reagentes devem colidir entre si A colisão deve ocorrer com geometria favorável

12 Cinética Química Teoria da Colisão Colisão Desfavorável

13 Cinética Química Teoria da Colisão O2O2 N2N2 O N O N 2 NO Reagentes Complexo Ativado Produtos

14 Cinética Química Teoria da Colisão Para que a colisão seja efetiva é necessário ainda que os reagentes adquiram uma energia mínima denominada energia de ativação. Energia de Ativação é a quantidade mínima de energia necessária para que a colisão entre as partículas dos reagentes, feita numa orientação favorável, seja efetiva.

15 Cinética Química Complexo Ativado: estado intermediário formado entre reagentes e produtos, em cuja estrutura existem ligações enfraquecidas e formação de novas ligações O2O2 N2N2 O N O N 2 NO Reagentes Complexo Ativado Produtos

16 eficaz Não eficaz I 2 + H 2 HI + HI I 2 H 2 TEORIA DAS COLISÕES:

17 Cinética Química Quanto menor for a energia de ativação exigida, maior a velocidade da reação.

18 Cinética Química Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação Superfície de Contato

19 Cinética Química Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação Superfície de Contato

20 Cinética Química Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação Temperatura Um aumento de temperatura aumenta a velocidade das reações químicas, pois há um incremento na energia cinética das moléculas

21 Cinética Química Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação Presença de Catalisador É uma substância que aumenta a velocidade da reação, diminuindo a energia de ativação para os reagentes atingirem o complexo ativado. No entanto eles não participam da formação do produto, sendo completamente regenerados no final

22 Cinética Química Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação Presença de Catalisador Sem catalisador Com catalisador

23 Cinética Química Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação Concentração dos Reagentes Quanto maior a concentração de partículas dos reagentes, maior será o número de colisões efetivas e consequentemente maior a velocidade da reação.

24 Cinética Química Lei da Ação das Massas ( ), Cato Guldberg e Peter Waage A cada temperatura, a velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações dos reagentes, elevadas a expoentes determinados experimentalmente

25 Cinética Química Lei da Ação das Massas A cada temperatura, a velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações dos reagentes, elevadas a expoentes determinados experimentalmente aA + bB => cC + dD V = k [A] [B] β K é uma constante da velocidade a uma dada temperatura e β são expoentes determinados experimentalmente

26 Cinética Química Reação Elementar aA + bB => cC + dD V = k [A] a [B] b Quando a reação química se desenvolve em uma única etapa, dizemos que a reação é elementar. Numa reação elementar, os expoentes a que devem ser elevadas as concentrações dos reagentes na expressão da velocidade são os próprios coeficientes dos reagentes na equação balanceada

27 Cinética Química Reação Elementar 1 H 3 O OH - => 2 H 2 O V = k [H 3 O + ] [OH - ] Numa reação elementar, os expoentes a que devem ser elevadas as concentrações dos reagentes na expressão da velocidade são os próprios coeficientes dos reagentes na equação balanceada

28 Cinética Química Reação Não-Elementar A etapa lenta é a etapa determinante da velocidade da reação Quando a reação se desenvolve em duas ou mais etapas distintas, a velocidade da reação depende apenas da velocidade da etapa lenta.

29 Cinética Química Reação Não-Elementar A etapa lenta é a etapa determinante da velocidade da reação 2 H NO => 1 N H 2 O Etapa I 1 H NO => 1 N 2 O + 1 H 2 O (lenta) Etapa II 1 H N 2 O => 1 N H 2 O (rápida) Reação Global 2 H NO => 1 N H 2 O

30 Cinética Química Reação Não-Elementar 2 H NO => 1 N H 2 O Etapa I 1 H NO => 1 N 2 O + 1 H 2 O (lenta) Etapa II 1 H N 2 O => 1 N H 2 O (rápida) Reação Global 2 H NO => 1 N H 2 O A velocidade da reação global será determinada pela velocidade da etapa I V = k [H 2 ] [NO] 2

31 Cinética Química Reação Não-Elementar 2 H NO => 1 N H 2 O Energia de ativação Caminho da reação 1 H NO => 1 N 2 O + 1 H 2 O 1 H N 2 O => 1 N H 2 O Etapa IEtapa II

32 Cinética Química Ordem de uma reação Chamamos de ordem de uma reação a soma de todos os expoentes que aparecem na expressão da velocidade da reação aA + bB + cC => dD + eE + fF V = k [A] a [B] b [C] Ordem da reação: + β +

33 Cinética Química Ordem de uma reação Podemos expressar a ordem de uma reação em relação a um determinado reagente: Ordem da reação em relação a A = Ordem da reação em relação a B = β Ordem da reação em relação a C = A ordem da reação em relação a um reagente indica a dependência existente entre a concentração desse reagente e a velocidade da reação global.

34 Cinética Química Ordem de uma reação A ordem da reação em relação a um reagente indica a dependência existente entre a concentração desse reagente e a velocidade da reação global. 2 H NO => 1 N H 2 O V = k [H 2 ] [NO] 2 Ordem da reação: 1 +2 = 3 (3ª ordem) Ordem da reação em relação ao H 2 : 1ª ordem, v = k [H 2 ] Ordem da reação em relação ao NO: 2ª ordem, v = k [NO] 2

35 Cinética Química Ordem de uma reação V = k [H 2 ] [NO] 2 Ordem da reação em relação ao H 2 : 1ª ordem, v = k [H 2 ] Se dobrarmos a concentração do H 2 e mantivermos a concentração do NO constante, a velocidade da reação dobra. 2 V = k [2 H 2 ] [NO] 2

36 Cinética Química Ordem de uma reação V = k [H 2 ] [NO] 2 Ordem da reação em relação ao NO: 2ª ordem, v = k [NO] 2 Se dobrarmos a concentração do NO e mantivermos a concentração do H 2 constante, a velocidade da reação quadruplica. 4 V = k [H 2 ] [2 NO] 2

37 Cinética Química Ordem de uma reação aA + bB + cC => dD + eE + fF Experiência[A][B][C] Velocidade/mol (L.min -1 ) 1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V 1 = 0,5 2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V 2 = 2,0 3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V 3 = 2,0 4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V 4 = 16,0

38 Cinética Química Ordem de uma reação Experiência[A][B][C] Velocidade/mol (L.min -1 ) 1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V 1 = 0,5 2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V 2 = 2,0 3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V 3 = 2,0 4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V 4 = 16,0 Comparando 1ª e 2ª v = k [A] 2 4 v = k [2 A] 2

39 Cinética Química Ordem de uma reação Experiência[A][B][C] Velocidade/mol (L.min -1 ) 1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V 1 = 0,5 2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V 2 = 2,0 3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V 3 = 2,0 4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V 4 = 16,0 Comparando 2ª e 3ª v = k [B] 0

40 Cinética Química Ordem de uma reação Experiência[A][B][C] Velocidade/mol (L.min -1 ) 1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V 1 = 0,5 2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V 2 = 2,0 3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V 3 = 2,0 4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V 4 = 16,0 Comparando 3ª e 4ª v = k [C] 3 8 v = k[2 C] 3


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