Cinética Química Aula 2
Profa. Claudia Braga
CINÉTICA QUÍMICA
Fatores qualitativos que afetam a velocidade de uma reação química:
a.
b.
c.
d.
e.
A natureza química dos reagentes;
A habilidade dos reagentes para entrarem em contato um com o outro;
A concentração dos reagentes;
A temperatura;
A disponibilidade dos agentes aceleradores da velocidade de reação, chamados de
catalisadores.
a. A natureza química dos reagentes:
Ligações se rompem e novas ligações se formam durante as reações.
As diferenças
fundamentais entre as velocidades das reações, portanto, encontram-se nos próprios
reagentes, nas tendências herdadas dos átomos, moléculas ou íons que sofrem mudanças nas
ligações química. Temos, neste caso, a classificação das reações em lentas e rápidas, conforme
visto nos exemplos iniciais.
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Uma reação química pode ser lenta, se os produtos são formados em um longo intervalo
de tempo, como ocorre na corrosão ou no apodrecimento de material orgânico, por
exemplo.
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Sabemos que uma reação química é rápida se os produtos são formados rapidamente, ou
seja, se ocorrem em um curto intervalo de tempo, como acontece , por exemplo, em uma
reação de precipitação ou em uma explosão.
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b. A habilidade dos reagentes se encontrarem (se colidirem):
A maioria das reações envolve dois ou mais reagentes (átomos, moléculas, íons) que devem
colidir uns com os outros para a reação ocorrer. Por isso, as reações são realizadas
frequentemente em solução ou em fase gasosa, estados em que as espécies reagentes são
capazes de colidirem umas com as outras mais facilmente.
c. A concentração dos reagentes:
As velocidades das reações químicas são afetadas pelas concentrações dos reagentes. Quanto
maior a concentração dos reagentes, maior a probabilidade das moléculas colidirem entre si.
d. A temperatura do sistema reacional:
A maioria das reações químicas ocorrem mais rápido em temperaturas mais elevadas do que em
temperaturas mais baixas. Por exemplo, os insetos se movem mais lentamente quando a o ar
está frio. Um inseto é uma criatura de sangue frio, o que significa que a temperatura do corpo é
determinada pela temperatura do meio. À medida que o ar esfria, os insetos esfriam da mesma
forma, e então a velocidade de seu metabolismo química cai, provocando geralmente o óbito.
Por isso que em países frios, como na Europa, não se vê insetos, enquanto em países tropicais a
presença desses é um grande problema: dengue, por exemplo.
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e. A presença de catalisadores
Oa catalisadores são substâncias que aumentam a velocidade das reações químicas, SEM SEREM
CONSUMIDOS. Os catalisadores afetam cada momento de nossas vidas. Isso acontece porque as
enzimas que direcionam a química de nosso corpo são todas catalisadores. Da mesma forma,
são muitas as substâncias usadas nas indústrias químicas para produzir, por exemplo, a gasolina,
os plásticos, os fertilizantes e outros produtos que tem se tornado necessários à nossa vida.
CINÉTICA
CINÉTICAQUÍMICA
QUÍMICA
ASPECTOS QUANTITATIVOS
Investigar a velocidade das reações químicas ( e suas respectivas leis de velocidade ) sob a
influência da concentração dos reagentes, da temperatura e dos catalisadores.
A velocidade de uma reação química pode ser quantificada com relação à: quantidade de
produto formado ou à quantidade de reagente consumido, na unidade de tempo.
Em Cinética Química são investigados os fatores que influenciam a velocidade das reações,
podendo ser destacados:
a. A CONCENTRAÇÃO das espécies envolvidas na reação;
b. A TEMPERATURA com que a reação se processa;
c. A adição de um CATALISADOR no meio reacional.
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a. Efeito da concentração sobre a velocidade de reação
O aumento da concentração inicial dos reagentes origina uma aumento na
velocidade de reação.
uma vez que, uma reação química é consequência de colisões entre reagentes
quando aumentamos a concentração dos reagentes, favorecemos as colisões
entre estes.
A velocidade das reações químicas e as leis de velocidade: a velocidade de uma
reação química pode ser expressa:
em termos da variação das concentrações dos reagentes com o decorrer do
tempo ou,
em termos da variação das concentrações dos produtos com o decorrer do
tempo.
o gráfico da Figura 1 ilustra essas duas possibilidades:
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Suponha a reação:
X
d[Y]/dt=v
-d[X]/dt=v
Y
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A LEI DE VELOCIDADE (ou EQUAÇÃO DE VELOCIDADE) é determinada
experimentalmente e pode ter a forma geral:
n1
n2
v = k [ A] [ B ]
k é a “constante de velocidade” da reação ou “velocidade específica”;
n1 e n2 correspondem às ordens de reação parciais em relação aos reagentes A
e B, respectivamente;
n=n1+n2 corresponde à ordem global da reação.
k e n são conhecidos como “parâmetros cinéticos”
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OBSERVAÇÕES:
1. A ordem de uma reação governa a forma matemática da lei de velocidade;
2. A ordem de reação não pode ser prevista a partir da equação
estequiométrica, ela deve ser investigada experimentalmente;
3. Quando a ordem de reação coincide com a estequiometria da reação, é
confiável supor que a reação ocorre segundo a equação que a representa.
Caso contrário, temos que propor um mecanismo que concorde com a ordem
de reação observada experimentalmente;
4. A ordem de reação não necessita ser um número inteiro. Geralmente,
reações de ordem fracionária significam complexidade no mecanismo.
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Exemplos:
1.
N2O5
2 NO2 + ½ O2
(reação de 1a ordem)
2.
(C2H5)3N + C2H5Br
d [ N 2 O5 ]
v=−
= k [ N 2 O5 ]
dt
(C2H5)4NBr
d [(C2 H5 )3 N ]
v=−
= k [C2 H5 )3 N ] [C2 H5Br]
(reação de 2a ordem)
dt
3.
2 NO + Cl2
2 NOCl
1 d [ NO ]
v=−
= k [ NO ]2 [Cl2 ]
2 dt
(reação de 3a ordem)
OBS. São conhecidas apenas 5 reações gasosas de 3a ordem e, cada uma delas compreende
a interação de NO com Cl2, Br2, O2, H2 e D2.
4.
CH3CHO
CH4 + CO
(reação de ordem fracionária)
v=−
1 d [CH 3CHO ]
= k [CH 3CHO ]3 2
2
dt
OBS. Reação de mecanismo complexo.
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UNIDADES
Concentração: mol L-1
Tempo: h, min, s, …
Velocidade: mol L-1 s-1
A unidade da constante de velocidade, k, depende da ordem de reação
v= k [C]n
n=1 (1a ordem): k = mol L-1 s-1/mol L-1 = s-1
n=2 (2a ordem): k = mol L-1 s-1/mol2 L-2 = mol-1 L s-1
n (na ordem): k = mol L-1 s-1/moln L-n = mol1-n Ln-1 s-1