VELOCIDADE DAS REAÇÕES QUÍMICAS

Apresentação em tema: "VELOCIDADE DAS REAÇÕES QUÍMICAS"— Transcrição da apresentação:

1 VELOCIDADE DAS REAÇÕES QUÍMICAS
Prof. Dr. ARNALDO ANTONIO RODELLA ESALQ/USP

2 COMO CONHECER E CONTROLAR AS REAÇÕES QUÍMICAS ?
H2 + Cl2  2 HCl G = - 45,6 kcal A TERMODINÂMICA mostra que a produção de HCl é um processo espontâneo no escuro: H2 + Cl2  nada acontece presença de luz: H2 + Cl2  explosão

3 H2 + Cl2 HCl Energia de ativação H2 + Cl2 HCl G = - 45,6 kcal

4 A TERMODINÂMICA indica que se a reação ocorre espontaneamente, mas não informa quando isso vai ocorrer O estudo da velocidade com que a reação ocorre é objeto da CINÉTICA QUÍMICA

5 Velocidade Variação da concentração de um reagente ou de um produto na unidade de tempo Lei de velocidade Equação diferencial que relaciona velocidade de reação com concentração de reagentes Ordem Soma dos expoentes dos termos de concentração da equação de lei de velocidade. Não depende da estequiometria da reação

6 (CH3)3CBr + OH-  (CH3)3COH+ Br-
CH3Br + OH-  CH3OH + Br- dx/dt = k (CH3Br)(OH-) Reação de segunda ordem (CH3)3CBr + OH-  (CH3)3COH+ Br- dx/dt = k ((CH3)3CBr) Reação de primeira ordem

7 2 HI(g)  H2(g) + I2(g) dx/dt = k (HI)2 Reação de segunda ordem
Reações de pseudo-primeira ordem A velocidade depende aproximadamente da concen-tração de apenas um dos reagentes sob condições especiais, como o excesso de um outro reagente

8 LEI DE VELOCIDADE DE PRIMEIRA ORDEM
A  B tempo a tempo t (a-x) x Equação diferencial da lei de velocidade de primeira ordem A velocidade de formação de B em cada instante é proporcional à concentração de reagente remanescente Portanto a velocidade de reação decresce continuamente com o tempo

9 Integrando:

10 - ln (a-x) = k.t + C ln (a-x) = - k.t + ln a
quando t = 0 temos que C = - ln a ln (a-x) = - k.t + ln a

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12 Curva típica de formação de um produto através de mecanismo de primeira ordem

13 Retomando a equação da lei de velocidade de primeira ordem
(a-x) = quantidade de reagente remanescente no tempo t = [A]t a = quantidade de inicial de reagente no tempo 0 = [A]o

14 Curva típica do consumo de um produto através de mecanismo de primeira ordem

15 A + B  C + D

16 [A]t = (a-x) (a-x) = quantidade de reagente remanescente no tempo t a = quantidade inicial de reagente

17 MÉTODO GRÁFICO PARA DE DETERMINAR A ORDEM DA REAÇÃO
k = 0,0255 min-1

18 MEIA VIDA t1/2 Período de tempo necessário para ocorrer metade da reação Período de tempo para consumir de metade dos reagentes x = a/2

19 k = 0,0255 min-1

20 Equação de Arrhenius k = constante de velocidade
A = fator pré-exponencial E = energia de ativação R = constante dos gases perfeitos T = temperatura Kelvin

21 APLICAÇÃO MAIS FREQÜENTE
Modelo de primeira ordem na decomposição de materiais orgânicos no solo Limitações: - Não é uma reação química “comportada” - Difícil definir quais compostos estão participando da reação - Depende da atividade microbiológica

22 EFEITO DA TEMPERATURA SOBRE A DECOMPOSIÇÃO DE SACAROSE NO SOLO

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24 BAGAÇO PALHA

25 Em ensaio de respirometria 2,45g de resíduo com 18,7 %C é incorporado a 1 kg de solo
Massa de carbono incorporada = 2450 x 0,187 = 458,2 mg C Massa de CO2 teoricamente produzida = 1679,9 mg C orgânico  CO2 Massa de CO2 evoluída em 58 dias = 785,9 mg C recalcitrante 458,2 mg C C mineralizável

26 PARA QUEM QUISER SABER MAIS:
Cinética elementar de reação J.L. Lantham Química um tratamento moderno Pimentel & Spratley