Es t u d o d a v e l o c i d a d e d a s
r e a ç õ e s q u ím i c a s e d o s f a t o r e s
que nela influem .
Prof . Mat eus Andrade
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CL A SSI FI CA ÇÃ O DA S REA ÇÕES CI N ÉT I CA S
I - Qu a n t o à v e l o c i d a d e
 Rá p i d a s : n e u t r a l i za ç õ e s e m m e i o
a q u o s o , c o m b u s t õ e s ,...
 Lent as: ferm ent aç ões, form aç ão
d e f e r r u g e m ,...
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CL A SSI FI CA ÇÃ O DA S REA ÇÕES CI N ÉT I CA S
I I - Qu a n t o a o m e c a n i s m o
 El e m e n t a r e s : o c o r r e m n u m a s ó e t a p a .
H2 + I2 “ 2 HI
 Co m p l e x a s : o c o r r e m e m d u a s o u
m ais et apas.
2 NO(g) + O2(g) “ 2 NO2(g)
1a etapa (rápida) : 2 NO(g) “ N2O2(g)
2a etapa (lenta) : N2O2(g) + O2(g) “ 2 NO2(g)
reação global : 2 NO(g) + O2(g) “ 2 NO2(g)
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V EL OCI DA DE DA S REA ÇÕES
I - V e l o c i d a d e m é d i a (v m )
Re p r e s e n t a a v a r i a ç ã o n a
quant idade de um reagent e ou
produt o num int ervalo de t em po.
Dm Dn
DV DC
ou
ou
ou
vm =
Dt
Dt
Dt
Dt
m = m assa, n = no m ols, V = volum e, C = c onc ent raç ão m olar
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Re p r e s e n t a ç ã o g r á f i c a
O gráfic o ac im a m ost ra c om o variam as c onc ent raç ões de reagent e
(N 2 O 5 ) e p r o d u t o s (N O 2 e O 2 ) , c o m o p a s s a r d o t e m p o .
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V EL OCI DA DE DA S REA ÇÕES
I I - V e l o c i d a d e i n s t a n t â n e a (v i o u v )
Re p r e s e n t a a v a r i a ç ã o n a
quant idade de um reagent e ou
inst ant e
(m e n o r
produt o
num
int ervalo de t em po que se possa
i m a g i n a r ).
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A veloc idade
inst ant ânea de
um a reaç ão é
obt ida at ravés de
um a ex pressão
m at em át ic a
c onhec ida c om o
L EI DA A ÇÃ O DA S
M A SSA S o u L EI
CI N ÉT I CA ,
propost a por
Gu l b e r g e Wa a g e ,
em 1876.
Ca t o
Gu l b e r g
Pe t e r
Wa a g e
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Pa r a u m a r e a ç ã o g e n é r i c a h o m o g ê n e a
a A (g ) + b B (g ) “ x X (g ) + y Y (g )
a veloc idade inst ant ânea é c alc ulada
pela ex pressão
v = k [ A ] a[ B ] b
onde
k = c onst ant e de veloc idade
[A] e [B] = c onc ent raç ões m olares
a e b = ordens ou graus
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 Nas reaç ões elem ent ares as
ordens são iguais aos próprios
c o e f i c i e n t e s (a = a e b = b );
 Nas reaç ões c om plex as as
ordens são iguais aos c oefic ient es
da et apa m ais lent a da reaç ão,
c onhec ida at ravés do m ec anism o
da m esm a.
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Ex e m p l o
I - Re a ç ã o e l e m e n t a r
H2 + I2 “ 2 HI
Lei de veloc idade
(i n s t a n t â n e a )
v = k [ H 2] 1[ I 2] 1
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Ex e m p l o
I I - Re a ç ã o c o m p l e x a
2 N O + O2 “ 2 N O2
* Mec anism o
2 N O “ N 2 O2
(e t a p a l e n t a )
N 2O2 + O2 “ 2 N O2
2 N O + O2 “ 2 N O2
(e t a p a r á p i d a )
(r e a ç ã o g l o b a l )
L e i d e v e l o c i d a d e (i n s t a n t â n e a )
v = k [ N O] 2
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PORQU E OCORREM A S REA ÇÕES QU Í M I CA S ?
I - Co l i s õ e s i n t e r m o l e c u l a r e s
a ) N ã o -e f i c a ze s o u n ã o e f e t i v a s
(n ã o f o r m a m -s e p r o d u t o s )
* sem energia de c olisão sufic ient e ou
geom et ria de c olisão inadequada.
b ) Ef i c a ze s o u e f e t i v a s
(f o r m a m -s e o s p r o d u t o s )
* c om energia de c olisão sufic ient e e
geom et ria de c olisão adequada.
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Ex e m p l o d e c o l i s ã o e f i c a z ( g e o m e t r i a
Re a ç ã o : H B r + O 2 ¾ H B r O 2
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favorável)
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Co l i s õ e s e m g e o m e t r i a d e s f a v o r á v e l
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PORQU E OCORREM A S REA ÇÕES QU Í M I CA S ?
I I - En e r g i a m ín i m a p a r a r e a g i r
(En e r g i a d e A t i v a ç ã o - E a )
Além de c olisões c om orient aç ão
espac ial adequada, as m oléc ulas
devem apresent ar um a energia c inét ic a
m ín i m a q u e p r o p i c i e a r u p t u r a d a s
ligaç ões ent re os reagent es e form aç ão
de novas ligaç ões, nos produt os.
Qu a n t o m a i o r a E a , m a i s l e n t a a
reaç ão !
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Re p r e s e n t a ç õ e s g r á f i c a s
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Fa t o r e s q u e i n f l u e m n a
veloc idade das reaç ões
a ) Área de c ont at o ent re os reagent es;
b ) Co n c e n t r a ç ã o d o s r e a g e n t e s ;
c ) T e m p e r a t u r a e En e r g i a d e A t i v a ç ã o ;
d ) Ra d i a ç õ e s e d e s c a r g a s e l é t r i c a s ;
e) Aç ão de c at alisadores.
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a) Área de c ont at o ent re os reagent es
um
Es s e f a t o r t e m s e n t i d o q u a n d o
dos
reagent es
for
sólido.
Ex e m p l o :
Fe (p r e g o ) + H 2 SO 4 (a q ) “ Fe SO 4 (a q ) + H 2 (g )
Fe (l i m a l h a ) + H 2 SO 4 (a q ) “ Fe SO 4 (a q ) + H 2 (g )
(v 1 )
(v 2 )
* na segunda reaç ão a área de c ont at o é
m aior !
Po r t a n t o : v 2 > v 1
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b ) Co n c e n t r a ç ã o d o s r e a g e n t e s
A veloc idade é proporc ional à
c o n c e n t r a ç ã o d o s r e a g e n t e s . Es s e
f a t o r é e x p r e s s o p e l a L EI DA A ÇÃ O
DA S M A SSA S o u L EI CI N ÉT I CA
(Gu l b e r g e Wa a g e )
v = k [ A ] a[ B ] b
k = c onst ant e c inét ic a
[A] e [B] = c onc ent raç ões m olares
a e b = o r d e n s c i n é t i c a s (d a d a s n o p r o b l e m a )
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c ) T e m p e r a t u r a e En e r g i a d e A t i v a ç ã o
As variaç ões de t em perat ura m odific am
o v a l o r d a c o n s t a n t e d e v e l o c i d a d e (k ).
Um aum ent o na T, aum ent a a freqüênc ia das
c olisões int erm olec ulares e aum ent a a
e n e r g i a c i n é t i c a d a s m o l é c u l a s f a ze n d o
c om que um m aior núm ero alc anc e a
e n e r g i a m ín i m a p a r a r e a g i r (E a t i v a ç ã o ).
U m a u m e n t o n a e n e r g i a c i n é t i c a (a g i t a ç ã o
m olec ular) favorec e a rupt ura das ligaç ões.
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d) Aç ão de c at alisadores
Ca t a l i s a d o r e s s ã o s u b s t â n c i a s q u e , q u a n d o
present es, aum ent am a veloc idade das
r e a ç õ e s q u ím i c a s , s e m s e r e m c o n s u m i d o s .
A o f i n a l e n c o n t r a m -s e q u a l i t a t i v a e
quant it at ivam ent e inalt erados.
Os c a t a l i s a d o r e s e n c o n t r a m “ c a m i n h o s
alt ernat ivos” para a reaç ão, envolvendo
m e n o r e n e r g i a (d i m i n u e m a En e r g i a d e
A t i v a ç ã o ), t o r n a n d o -a m a i s r á p i d a .
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Ex e m p l o
SO 2 (g ) + ½ O 2 (g ) ¾ SO 3 (g ) E a = 2 4 0 k J /m o l
sem c at alisador
U t i l i za n d o N O 2 (g ) c o m o c a t a l i s a d o r a E a s e
r e d u z p a r a 1 1 0 k J /m o l , t o r n a n d o a r e a ç ã o
ex t rem am ent e m ais rápida !
Mec anism o da reaç ão
SO2 + NO2 “ SO3 + NO
NO + ½ O2 “ NO2
E1 (consumo do catalisador)
E2 (regeneração do catalisador)
Reação global: SO2 + ½ O2 “ SO3 E = 110 KJ/mol
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Ca r a c t e r ís t i c a s d o s c a t a l i s a d o r e s
a ) So m e n t e a u m e n t a m a v e l o c i d a d e ;
b) Não são c onsum idos;
c ) Não inic iam reaç ões, m as int erferem
nas que já oc orrem sem a sua presenç a;
d ) Po d e m s e r u t i l i za d o s e m p e q u e n a s
quant ias,
vist o
que
não
são
c onsum idos;
e ) Se u s e f e i t o s p o d e m s e r d i m i n u íd o s
pela presenç a de “ venenos de c at álise” .
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Co m o f u n c i o n a o c a t a l i s a d o r a u t o m o t i v o ?
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