CINÉTICA QUÍMICA

Cinética Química Prof. Eglái de Lima Silva

CINÉTICA QUÍMICA 1. Conceitos “ Cinética química é o estudo da velocidade das reações, de como a velocidade varia em função das diferentes condições e quais os mecanismos de desenvolvimento de uma reação” “ Velocidade de uma reação química é o aumento na concentração molar do produto por unidade de tempo ou o decréscimo na concentração molar do reagente na unidade de tempo” “ Constante da velocidade , k , é uma constante de proporcionalidade que relaciona velocidade e concentração. Tem valor constante a uma temperatura e varia com a temperatura”

CINÉTICA QUÍMICA 2. Fatores que afetam a velocidade de uma reação química: A velocidade de uma reação química depende das condições nas quais a reação está ocorrendo, tais como a temperatura, pressão, e as concentrações ou pressão parcial de algumas substâncias presentes. Uma reação genérica do tipo reagente  produto pode ser esquematizada da seguinte forma:

CINÉTICA QUÍMICA 2. Fatores que afetam a velocidade de uma reação química: Concentração dos reagentes . Geralmente quanto mais concentrado mais rápido é a velocidade; Temperatura . Normalmente a velocidade das reações aumenta com o aumento da temperatura; Estado físico dos reagentes . Normalmente a velocidade segue esta ordem: gases > soluções > líquidos puros > sólidos Devido ao aumento da superfície específica;

CINÉTICA QUÍMICA 2. Fatores que afetam a velocidade de uma reação química: Presença (concentração e forma física) de um catalisador ou inibidor . Catalisador acelera e inibidor diminui a velocidade de uma reação química; Luz . A presença de luz de certo comprimento de onda também pode acelerar certas reações químicas.

CINÉTICA QUÍMICA 2. Fatores que afetam a velocidade de uma reação química: Exercício : 1) A velocidade de uma reação química depende: I. Da concentração dos reagentes. II. Da temperatura envolvida na reação. III. Do estado físico das moléculas. Estão corretas as alternativas: a) I, II e III b) somente I c) somente II d) somente I e II e) somente I e III

CINÉTICA QUÍMICA 2. Fatores que afetam a velocidade de uma reação química: Exercício : 2) Das proposições abaixo, relacionadas com cinética química, a única falsa é: a) A velocidade de uma reação pode ser medida pelo consumo dos reagentes na unidade de tempo. b) A colisão entre as partículas químicas é necessária para que haja reação. c) Temperatura e catalisador são fatores que influenciam na velocidade de reação. d) A concentração dos reagentes afeta a velocidade de reação. e) O estado físico dos reagentes não exerce influência na velocidade de reação.

CINÉTICA QUÍMICA 2. Fatores que afetam a velocidade de uma reação química: A extensão (progresso ou desenvolvimento) de uma reação química é medida através da quantidade da substância que reagiu. A velocidade (taxa) de uma reação química é uma derivada da extensão da reação com relação ao tempo.

CINÉTICA QUÍMICA 3. Velocidade Média: A velocidade média de uma reação pode definir-se como a alteração da concentração de um reagente num dado intervalo de tempo. No entanto pode também usar-se a alteração de cor ou outra propriedade física ou química para ajudar a determinar a velocidade.

CINÉTICA QUÍMICA 3. Velocidade Média: Exercícios : 3) Observe a tabela referente à decomposição da amônia produzindo hidrogênio e nitrogênio: Determine a velocidade média da reação, em função da amônia, no intervalo de tempo de 0 a 1h.

CINÉTICA QUÍMICA 3. Velocidade Média: 4) A reação de decomposição da amônia gasosa foi realizada em um recipiente fechado: 2 NH 3  N 2 + 3 H 2 A tabela abaixo indica a variação na concentração de reagente em função do tempo. Qual é a velocidade média de consumo do reagente na primeira hora de reação? a) 4,0 mol L -1 h -1 b) 2,0 mol L -1 h -1 c) 10 km h -1 d) 1,0 mol L -1 h -1 e) 2,3 mol h -1

CINÉTICA QUÍMICA A medida que a reação se desenvolve, os reagentes vão sendo consumidos e, portanto, a quantidade de reagentes vai diminuindo até se tornar mínima (ou eventualmente zero). Ao mesmo tempo, os produtos vão sendo formados. Logo, a quantidade de produtos, que no início é baixa, começa a aumentar até que, no final da reação, se torna máxima. Expressando esse fato em um gráfico da concentração em quantidade de matéria de reagentes e produtos, em função do tempo, veremos que apresentam certas características.

CINÉTICA QUÍMICA Exercício : 5) 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: a) X + Z  Y b) X + Y  Z c) X  Y + Z d) Y  X + Z e) Z  X + Y

CINÉTICA QUÍMICA Velocidade de Reação: Considere o seguinte exemplo da decomposição do pentóxido de dinitrogênio, N 2 O 5 : 2 N 2 O 5 (g)  4 NO 2 (g) + O 2 (g) O quadro abaixo mostra a concentração de N 2 O 5 como uma função do tempo (a 45 o C):

CINÉTICA QUÍMICA Velocidade de Reação: Para achar a velocidade da reação dividimos a variação na concentração de N 2 O 5 pelo período de tempo no qual a variação ocorreu. Devido ao fato de N 2 O 5 estar sendo consumido nesta reação, dará um resultado negativo, por convenção, dados de velocidade são colocados com o sinal positivo. Velocidade após 20 minutos = (0,00933 - 0,01756)/20 = 4,11x10 -4 mol dm -3 min -1 Velocidade após 40 minutos = (0,00531 - 0,00933)/20 = 2,01x10 -4 mol dm -3 min -1 Velocidade após 60 minutos = (0,00295 - 0,00531)/20 = 1,18x10 -4 mol dm -3 min -1 Velocidade após 80 minutos = (0,00167 - 0,00295)/20 = 0,64x10 -4 mol dm -3 min -1 Velocidade após 100 minutos = (0,00094 - 0,00167)/20 = 0,37x10 -4 mol dm -3 min -1 Pode-se verificar que a velocidade não é constante com o decorrer do tempo.

CINÉTICA QUÍMICA 3. Velocidade de Reação: É importante conhecer tanto a extensão como a velocidade de uma reação química ao mesmo tempo , porque a velocidade observada de uma reação depende normalmente das concentrações ou pressão parcial de alguns se não todos os reagentes . E, na maioria das reações , as concentrações ou pressões parciais de todos os reagentes diminui gradativamente à medida que a reação se desenvolve . Uma maneira na qual tanto a extensão como a velocidade da reação pode ser obtida ao mesmo tempo, é preparar soluções isoladas dos reagentes , misturá-las rapidamente e medir a velocidade imediatamente após a mistura , obtendo assim a velocidade inicial da reação .

CINÉTICA QUÍMICA 3. Velocidade de Reação: A velocidade de uma reação na qual é conhecida a estequiometria , pode ser avaliada pela medida da velocidade de aparecimento de algum produto ou a velocidade de desaparecimento de algum reagente . O aparecimento é indicado normalmente como uma velocidade positiva , com um sinal positivo , e o desaparecimento como uma velocidade negativa , com um sinal negativo . Uma vez que a velocidade de uma reação depende freqüentemente da concentração ou pressão parcial de um reagente, porém não de um produto, velocidades de reação são normalmente escritas em termos de velocidade de consumo de reagentes .

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