CINÉTICA QUÍMICA Etapa I: S8(s) + O2(g) SO2(g) É o estudo da velocidade das reações químicas. Etapa II: SO2(g) + O2(g) SO3(g) Em uma reação química qualquer: Os reagentes são consumidos (desaparecem); Os produtos são formados (aparecem); Etapa III: O que pode aumentar a velocidade de uma reação? O aumento da temperatura; O aumento da pressão total sobre o sistema; O aumento da superfície (área) de contato; O aumento da concentração dos reagentes; A adição de um CATALISADOR à reação. Exemplo de aplicação: Para a reação N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g), observou-se os seguintes valores para a quantidade de matéria (em moles) de N2: Tempo Quantidade de matéria 0s 1 mol 10 s 0,8 mol Determine: a) a velocidade de consumo de N2. SO3(g) + H2O(l) H2SO4(aq) _____________________________ Reação GLOBAL: LEI DE VELOCIDADE PARA REAÇÕES ELEMENTARES V = k . [reagente]coeficiente Não entram na expressão da velocidade: sólidos e líquidos! ORDEM = soma dos expoentes da expressão da lei de velocidade. MOLECULARIDADE = soma dos coeficientes (mesmo que não esteja na expressão da lei de velocidade). Exemplos: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) v= k. [ ] . [ ordem = molecularidade = ] 3H2SO4(aq) + 2Al(OH)3(aq) Al2(SO4)3(aq) + 6H2O(l) b) a velocidade de consumo de H2. v= k. [ ] . [ ordem = molecularidade = ] C(s) + O2(g) CO2(g) c) a velocidade de formação do NH3. v= k. [ ] ordem = molecularidade = Fe(s) + HCl(aq) FeCl2(s) + H2(g) d) a velocidade média da reação. v= k. [ ] ordem = molecularidade = LEI DE VELOCIDADE PARA REAÇÕES NÃO-ELEMENTARES Para reações que ocorram em mais de uma etapa, aquela que decidirá a velocidade será a etapa _____________. CUIDADO: Reação elementar: é aquela que ocorre em apenas uma etapa. Reação não-elementar: é aquela que ocorre em mais de uma etapa. Exemplo: a fabricação industrial do ácido sulfúrico: BALANCEAR! Exemplo de aplicação: (EsPCEx 2009) Considere a sequência de reações associadas ao processo de oxidação do dióxido de enxofre. ETAPA 1: SO2(g) + NO2(g) SO3(g) + NO(g) LENTA ETAPA 2: 2NO(g) + O2(g) Educador Rodrigo Marinho Fernandes – QUÍMICA – 2º ANO – CINÉTICA QUÍMICA 2NO2(g) RÁPIDA Página 1 A alternativa que apresenta corretamente o catalisador e a expressão da lei da velocidade para a reação global é: 2 a) catalisador NO e v = k.[ SO2(g)] .[ O2(g)] 2 Para o gráfico COM catalisador: HR = HP = Ecomplexo ativado = Eativação = ∆H = b) catalisador NO2 e v = k.[ SO2(g)] .[ O2(g)] EXERCÍCIOS DE REFORÇO: c) catalisador NO2 e v = k.[ SO2(g)].[ NO2(g)] d) catalisador NO e v = k.[ SO2(g)].[ NO2(g)] e) catalisador O2 e v = k.[ SO2(g)].[ NO2(g)] CONCEITOS-CHAVE: Catalisador: substância que é acrescentada à reação, com a única função de aumentar a velocidade desta. NÃO ALTERA O ∆H DA REAÇÃO! Aparece no início e reaparece no final do processo. Energia de ativação: é a energia que os reagentes precisam atingir para que se forme o complexo ativado e, posteriormente, os produtos finais. Complexo ativado: é um estado temporário de transição entre os reagentes e os produtos. Imagine que as moléculas dos reagentes estão se aproximando; no momento em que elas se chocam, forma-se o complexo ativado. ANÁLISE GRÁFICA Energia (Kj/mol) 70 40 sem catalisador com catalisador 35 1 (Enem 2010). Alguns fatores podem alterar a acidez das reações químicas. A seguir, destacam-se três exemplos no contexto da preparação e da conservação de alimentos: I. A maioria dos produtos alimentícios se conserva por muito mais tempo quando submetidos à refrigeração. Esse procedimento diminui a rapidez das reações que contribuem para a degradação de certos alimentos. II. Um procedimento muito comum utilizado em práticas de culinária é o corte dos alimentos para acelerar o seu cozimento, caso não se tenha uma panela de pressão. III. Na preparação de iogurtes, adicionam-se ao leite bactérias produtoras de enzimas que aceleram as reações envolvendo açúcares e proteínas lácteas. Com base no texto, quais são os fatores que influenciam a rapidez das transformações químicas relacionadas aos exemplos I, II e III, respectivamente? a) temperatura, superfície de contato e concentração. b) concentração, superfície de contato e catalisadores. c) temperatura, superfície de contato e catalisadores. d) superfície de contato, temperatura e concentração. e) temperatura, concentração e catalisadores. 2 (Fatec 2006, adaptado). Pode-se detectar a presença de iodetos em águas-mães de salinas por meio da reação: + H2O2(aq) + 2H (aq) + 2I (aq) 2H2O(l) + I2(aq) Os seguintes gráficos, mostrando a velocidade da reação em função da concentração dos reagentes, foram construídos com os dados coletados em vários experimentos: Variando a concentração de H2O2 e mantendo + constantes as de H e I . + Variando a concentração de H e mantendo constantes as de H2O2 e I . Variando a concentração de I e mantendo + constantes as de H2O2 e H . v v v 20 Tempo (min) Para o gráfico SEM catalisador: HR = HP = Ecomplexo ativado = Eativação = ∆H = + - [H2O2] [H ] [I ] Com base na análise dos gráficos, afirma-se que a velocidade da reação + I. depende apenas da concentração de H . II. é diretamente proporcional à concentração de H2O2. + III. independe da concentração de H . IV. é inversamente proporcional à concentração de I . É correto o que se afirma apenas em: a) I. b) III. c) IV. d) II e III. e) II, III e IV. Educador Rodrigo Marinho Fernandes – QUÍMICA – 2º ANO – CINÉTICA QUÍMICA Página 2 3. 5. 4. 6. GABARITO: 1. C 2.D 3.E 4.E 5.B 6.C Educador Rodrigo Marinho Fernandes – QUÍMICA – 2º ANO – CINÉTICA QUÍMICA Página 3