Professor Luiz Antônio Tomaz

Apresentação em tema: "Professor Luiz Antônio Tomaz"— Transcrição da apresentação:

1 Professor Luiz Antônio Tomaz
Cinética Química 1 O “air bag” funciona porque a reação química que o infla é ultra rápida. Professor Luiz Antônio Tomaz

2 O que é cinética química?
Etimologicamente, . . . 1. Do grego kinetiké = movimento (por extensão, velocidade) Do grego 2. Do francês chimique = química (por extensão, estudo dos fenômenos químicos)

3 Cinética química é, portanto, ...
Parte da físico-química que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a influenciam.

4 Reações química cotidianas e velocidade ...
As RQ’s podem apresentar diferentes velocidades. Daí, a importância de estudá-las, visando ao seu melhor aproveitamento.

5 Reação muitíssimo lenta . . .
A formação da ferrugem pode demorar anos. 4Fe + 3O2  2Fe2O3

6 Reação muito lenta . . . C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 glicose etanol
A fermentação do suco de uva para produzir vinho demora meses. C6H12O6  2C2H5OH CO2 glicose etanol

7 Reação lenta . . . [O] A conversão de vinho em vinagre
ocorre em alguns dias, quando o etanol (álcool do vinho) é oxidado a ácido acético (ou etanóico). [O] C2H5OH  CH3COOH álcool ácido etanóico

8 *principal componente é
Reação moderada Na combustão da vela esperamos horas para que a parafina* reaja completamente com oxigênio do ar. *principal componente é C21H44 C21H O2  21CO H2O parafina

9 Reação rápida O “escurecimento” de uma fruta demora minutos e é devido à conversão da hidroquinona* em benzoquinona**. *claro **escuro

10 Decomposição da água oxigenada é imediata.
Reação muito rápida Decomposição da água oxigenada é imediata. catalase* H2O2  H2O /2O2 *enzima catalisadora.

11 Reação ultra-rápida . . . Os “air bags” são equipamentos
de segurança que envolve reação química que dura frações de segundo. 6NaN3(s) + Fe2O3(s)  3Na2O(s) + 2Fe(s) + 9N2(g)

12 Expressão da velocidade
Costuma-se expressar a velocidade de reações em função das concentrações.

13 Expressão da velocidade
Velocidade de uma RQ é a grandeza que mede as quantidades* de reagentes (e de produtos) por unidade de tempo. * Geralmente em mols/L

14 Conceito de velocidade de uma reação química

15 Exercício resolvido . . . Dada a reação química:
2N2O5(g)  4NO2(g) + O2(g). Foram realizados experimentos com a reação e, à medida que o tempo passou, as concentrações de reagentes e de produtos foram medidas.

16 Exercício resolvido . . . Os dados constam na tabela.

17 Exercício resolvido . . . 1. Qual a velocidade média no intervalo 0min a 5min? 2. Qual a velocidade média no intervalo 20min a 30min?

18 Outro exercício resolvido . . .
Considere a equação química. 2NO2(g) + 4CO(g)  N2(g) + 4CO2(g) A formação de N2 tem velocidade média igual a 0,05 mol/min. A massa de CO2(g), em gramas formada em 1(uma) hora é: 8, (B) (C) 84,0 (D) 132, (E) 528,0

19 Outro exercício resolvido . . .
Resposta certa: letra E. 1.ª parte: 2.ª parte:

20 A Teoria das Colisões H2(g) + I2(g)  2 HI(g)
Dada a reação química . . . H2(g) + I2(g)  2 HI(g) Para facilitar a “visualização” da mesma optamos pelo modelo de Dalton . . . I I H H +  H I I H

21 A Teoria das Colisões Colisão muito suave . . . I I H H  + + H I I H
Reação não ocorre.

22 Colisão com má orientação . . .
A Teoria das Colisões Colisão com má orientação . . . I I H H H  + + I I H Reação não ocorre.

23 A Teoria das Colisões Colisão efetiva . . . I H I H  + H I I H
Reação ocorre.

24 A Teoria das Colisões 1. Se a energia não for suficiente,
a colisão pode acontecer, mas não há rompimento das ligações dos reagentes para que ocorra reação. 2. Essa quantidade mínima de energia necessária para que ocorra rompimento das ligações é a energia de ativação.

25 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Superfície de contato . . . Quanto maior a superfície de contato, maior será a velocidade da reação.

26 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Superfície de contato . . . Quanto maior é a superfície de contato, maior é o número de choques efetivos entre as partículas dos reagentes e, portanto, maior é a velocidade da reação. 

27 É por isso que cozinhamos os alimentos.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ Temperatura . . . Da mesma forma, quanto maior a temperatura, maior é o número de choques efetivos entre as partículas dos reagentes e, portanto, a velocidade da reação será maior. É por isso que cozinhamos os alimentos.

28 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Regra de Van’t Hoff “A cada aumento de 10°C na temperatura de uma reação química, a velocidade tende* a se duplicar.” *Não necessáriamente.

29 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Estado físico dos reagentes . . . O estado gasoso é vantajoso para as reações , pois as partículas possuem maior energia e maior liberdade de movimentos, o que favorece maior número de choques efetivos.

30 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Estado físico dos reagentes . . . Na explosão da gasolina, no interior do motor, é desejável que a mesma se encontre no estado gasoso. Gasolina no estado gasoso.

31 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Pressão . . . Quanto maior for a pressão num sistema gasoso, menor é o volume ocupado pelos reagentes e maior é a velocidade da reação.

32 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Luz . . . Algumas reações são favorecidas pela luz, como a decomposição da água oxigenada, por isso os frascos que você encontra nas farmácias são escuros.

33 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Luz . . . A reação de decomposição da água oxigenada pela luz é fotólise.

34 É uma maneira de fornecer
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ Eletricidade . . . Eletrólise da água. É uma maneira de fornecer energia de ativação, por exemplo, para a decomposição da água.

35 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores . . . Catalisadores são substâncias que aceleram a velocidade das reações. Os catalisadores não alteram a variação de entalpia de uma reação, mas diminuem a energia de ativação dela.

36 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores . . . Os catalisadores diminuem a barreira de energia a ser vencida. Os catalisadores são substâncias que “entram e saem“ da reação, ou seja, as substâncias catalisadoras são recuperadas no final da reação.

37 Enzimas ou catalisadores biológicos
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ Catalisadores . . . Ea = energia de ativação. Enzimas ou catalisadores biológicos aceleram as reações bioquímicas.

38 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores no cotidiano . . . Catalisadores de automóveis diminuem a poluição, convertendo gases tóxicos em outros menos tóxicos.

39 Composição: Resina (branca): resina epóxi e cargas minerais;
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ Catalisadores no cotidiano . . . Composição: Resina (branca): resina epóxi e cargas minerais; Catalisador (cinza): poliamida e cargas minerais.

40 Há também os chamados inibidores de reação
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ Atenção ! ! ! Há também os chamados inibidores de reação Às vezes, são necessárias substâncias que tornam as reações mais lentas. São chamados inibidores de reação.

41 Veja o experimento ilustrado.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ Inibidores . . . A vitamina C (ácido ascórbico) funciona como inibidor de reação, impedindo o escurecimento da maçã. Veja o experimento ilustrado.

42 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Concentração dos reagentes . . . A velocidade instantânea de uma reação é obtida através de uma expressão matemática conhecida como LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA, proposta por Gulberg e Waage (1876) e depende da concentração dos reagentes.

43 Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
LEI CINÉTICA E SEUS MENTORES Cato Gulberg Peter Waage

44 v = k [A][B] LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA
Para uma reação genérica homogênea . . . aA(g) + bB(g) → xX(g) + yY(g) A velocidade instantânea é calculada pela expressão . . . v = k [A][B] Onde . . . k = constante de velocidade ; [A] e [B] = concentrações molares  e  = ordens ou graus

45 LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA
Atenção !  - Nas reações elementares as ordens são iguais aos próprios coeficientes ( = a e  = b);  - Nas reações complexas as ordens são iguais aos coeficientes da etapa mais lenta da reação, conhecida através do mecanismo da mesma.

46 A Lei de velocidade (instantânea) é . . .
LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA I - Reação elementar H I2 → 2 HI A Lei de velocidade (instantânea) é . . . v = k [H2]1[ I2]1.

47 v = k [NO]2. 2NO + O2 → 2NO2 LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA
II - Reação complexa 2NO O2 → 2NO2 Mecanismo 2 NO → N2O2 (etapa lenta) N2O O2 → NO2 (etapa rápida) 2 NO O2 → NO2 (reação global ) A Lei de velocidade (instantânea) é . . . v = k [NO]2.

48 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2006

49 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2006

50 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2006

51 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2006

52 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2006

53 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2006

54 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2007

55 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2007

56 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2007

57 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2007

58 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2008

59 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2008

60 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2009

61 Vestibular da UFRGS UFRGS – 2009

62