O documento apresenta os principais conceitos da cinética química, incluindo: (1) definição e classificação de reações químicas; (2) fatores que influenciam a velocidade das reações como temperatura, pressão e concentração dos reagentes; (3) lei da velocidade proposta por Guldberg e Waage.
2. É a parte da química que
estuda a velocidade das
reações químicas e os fatores
que nela influem.
1) DEFINIÇÃO.
3. Rápidas: neutralizações em meio
aquoso, combustões,...
2) CLASSIFICAÇÃO
DAS REAÇÕES.
a - Quanto à velocidade.
Lentas: fermentações, formação
de ferrugem,...
4. 2a etapa (lenta) : N2O2(g) + O2(g) 2 NO2(g)
Complexas : ocorrem em duas ou mais etapas.
b – Quanto ao mecanismo da reação.
Elementares : ocorrem numa só etapa.
Ex: 2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)
Ex: H2(g) + I2(g) 2 HI
1a etapa (rápida) : 2 NO(g) N2O2(g)
reação global : 2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)
5. a - Velocidade média (Vm)
Representa a variação na quantidade
de um reagente ou produto num
intervalo de tempo.
t
C
ou
t
V
ou
t
n
ou
t
m
vm
m = massa, n = no mols, V = volume, C = concentração molar
3) VELOCIDADE DAS
REAÇÕES.
6. Vm = │∆quantidade│
∆tempo
OBS:
• para os reagentes podemos calcular a
velocidade em módulo.
Para produtos: Vm = ∆[ produtos]
∆ t
• A Vm dos reagentes também é chamada de
velocidade de desaparecimento e a Vm dos
produtos de velocidade de formação.
Para reagentes: Vm = – ∆[ reagentes]
∆ t
7. tempo
p/ a reação: A → B + 2C
Velocidade de desaparecimento
Velocidade de formação
8. A velocidade média da reação a A + b B c C + d D pode ser definida
pela expressão I, a seguir:
Expressão I:
t
D
dt
C
ct
B
bt
A
a
Vm
][1][1][1][1
Considere agora a reação de decomposição da água oxigenada.
2H2O2(aq) 2 H2O(líq) + O2(g)
A tabela ao lado fornece as concentrações, em mol por litro, da água
oxigenada, em função do tempo da reação. Com base nas informações acima, é
correto afirmar:
01. A velocidade média da reação é constante em todos os intervalos de tempo
considerados.
02.No intervalo de tempo entre 20 e 30 minutos, a velocidade média de formação
do gás oxigênio é 5,0x103 mol L1 min1.
04.Em valores absolutos, a velocidade média de decomposição da água oxigenada
é igual à velocidade média de formação da água, qualquer que seja o intervalo de
tempo considerado.
08.Entre 0 e 10 minutos, a velocidade média da reação, definida pela expressão I
acima, é de 1,5x102 mol L1 min1.
32.No intervalo de 10 a 20 minutos, a velocidade média de decomposição da água
oxigenada é de 0,30 mol L1 min1.
64.A velocidade média, definida pela expressão I, é sempre um número positivo.
Questão 01)
T/min 0 10 20 30
[H O]/mol/L 0,80 0,50 0,30 0,202
9. AFINIDADE ENTRE AS SUBSTÂNCIAS
REAGENTES.
4) CONDIÇÕES PARA QUE
UMA REAÇÃO OCORRA.
CONTATO ENTRE ELAS.
OCORRÊNCIA DE COLISÕES EFETIVAS.
10. COLISÃO EFETIVA OU EFICAZ:
É TODA COLISÃO ENTRE MOLÉCULAS
REAGENTES QUE OCORRE COM:
• POSIÇÃO (ORIENTAÇÃO) ADEQUADA.
• ENERGIA SUFICIENTE.
12. Complexo Ativado: É o estado
intermediário formado entre reagentes e
produtos, como resultado da
colisão, cuja estrutura existem ligações
enfraquecidas (reagentes) e formação de
novas ligações (produtos).
14. 6) ENERGIA DE ATIVAÇÃO.
É a mínima quantidade de
energia para que a colisão entre
as partículas dos reagentes
resulte em reação, ou,
é a energia necessária para levar
os reagentes ao complexo
ativado.
15. COMPLEXO ATIVADO (CA)
7) GRÁFICOS.
∆H < 0
Reagentes
Produtos
ENERGIA DE ATIVAÇÃO (Ea)
Hp
Hr
HCA
R
E
A
Ç
Ã
O
E
X
O
T
É
R
M
I
C
A
17. Questão 01)
Observando o diagrama a seguir, que representa a reação direta (1)
e a inversa (2),
fazem-se as afirmações, analise-as e assinale V ou F.
I. a energia de ativação da reação inversa é o dobro da energia de
ativação da reação direta.
II. a reação direta é endotérmica.
III. a reação direta é mais rápida que a inversa, por ter menor
energia de ativação.
IV. a reação inversa é endotérmica.
18. Questão 02)
O gráfico abaixo refere-se à variação de energia de uma reação
hipotética, ocorrendo no sentido direto, em duas etapas.
a) Qual das duas etapas é determinante da velocidade da reação
hipotética global? Justifique.
b) Calcule o calor de reação correspondente à etapa mais
endotérmica da reação hipotética global.
c) Calcule o calor de reação correspondente à reação hipotética
global inversa.
19. Questão 03)
A figura abaixo representa o diagrama de energia da reação de
combustão do etanol.
I. A representa a energia de ativação.
II. B representa a variação de entalpia.
III. C representa a formação do produto da reação.
IV. A reação é exotérmica.
V. A diminuição da temperatura aumenta a velocidade da reação.
20. Questão 04)
A redução das concentrações de gases responsáveis pelo efeito
estufa constitui o desafio central do trabalho de muitos
pesquisadores. Uma das possibilidades para o seqüestro do CO2
atmosférico é sua transformação em outras moléculas. O diagrama
a seguir mostra a conversão do gás carbônico em metanol.
Indique a etapa lenta do processo. Justifique sua resposta.
21. Maior a superfície de contato → maior o nº
de partículas em reação → maior o nº de
choques efetivos → maior a velocidade da
reação.
Maior a temperatura → maior a agitação das
partículas → maior o nº de choques efetivos
→ maior a velocidade da reação.
8) FATORES QUE INFLUEM
NA VELOCIDADE.
- Superfície de contato.
- Temperatura.
22. Maior pressão → menor o volume →
maior o nº de choques efetivos →
maior a velocidade da reação.
- Pressão (gases).
“Quanto menor a energia de ativação,
maior a velocidade da reação e vice-
versa”.
- Catalisador.
23. inibidor é o oposto de catalisador,
ele diminui a velocidade da reação
aumentando sua energia de ativação.
Os catalisadores são substâncias que
aumentam a velocidade da reação
diminuindo sua energia de ativação,
criando um novo caminho para ela.
OBS:
o catalisador não é consumido
durante a reação, sendo recuperado
ao final.
26. Na catálise
homogênea, catalisador e reagentes
se encontram na mesma fase. Na
catálise heterogênea, catalisador e
reagentes se encontram em fases
diferentes.
OBS:
Na autocatálise um dos
produtos da reação atua como
catalisador.
29. SUBSTÂNCIAS:
(ENTRADA)
CO(MONÓXIDO DE CARBONO)
HC(HIDROCARBONETOS)
NOx(ÓXIDOS DE NITROGÊNIO)
SUBSTÂNCIAS:
(SAÍDA)
CO2(DIÓXIDO DE CARBONO)
H2O(ÁGUA)
N2Ox(NITROGÊNIO)
CARCAÇA METÁLICA
MANTA EXPANSIVA
FUNÇÕES:
-VEDAÇÃO.
-ISOLANTE TÉRMICO.
-FIXAÇÃO/PROTEÇÃO
MECÂNICA.
REAÇÕES QUÍMICAS:
2CO + O2 → 2CO2.
2C4H12 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O.
2NO2 + 2CO → N2 + 2CO2.
SUPORTE CERÂMICO:
-REVESTIDO EM ÓXIDO DE ALUMÍNIO.
-CONTÉM METAIS ATIVOS:
• PALÁDIO/RÓDIO(para motores a gasolina)
• PALÁDIO/MOLIBDÊNIO (para motores a álcool)
EMISSÕES
PROVENIENTES
DO MOTOR.
30. Questão 01)
A respeito dos fatores que influenciam a cinética de reações
químicas, assinale o que for correto.
01. A energia de ativação de uma reação é independente da ação
de um catalisador.
02. A velocidade da reação aumenta com o aumento da superfície
de contato entre os reagentes.
04. A velocidade da reação aumenta com o aumento da
temperatura, devido à maior freqüência de colisões efetivas entre
as moléculas dos reagentes.
08. Toda colisão com orientação adequada produz uma reação
química.
31. Questão 02)
Uma reação química de grande importância é a fotossíntese, com a
qual, a partir de CO2 e H2O, obtém-se a glicose:
Leia o enunciado acima e considere as afirmativas apresentadas a
seguir, e assinale as corretas.
I. A pressão não influi nesta reação.
II. Na ausência de luz a velocidade da reação é quase nula.
III. Com o aumento de temperatura maior será a velocidade da
reação.
IV. A velocidade da reação será maior quando a concentração, em
quantidade de matéria de CO2 aumentar.
2(g)6(s)126
luz
(g)22(g) O6OHCO6HCO6
32. Questão 03)
Com relação à cinética química, assinale a alternativa correta.
a) A elevação de temperatura aumenta a velocidade das reações
químicas porque aumenta o número de colisões por segundo entre
as moléculas.
b) A freqüência de colisões efetivas entre reagentes diminui com o
aumento de temperatura.
c) Alumínio em raspas pode ser "queimado" mais facilmente do
que alumínio em pó.
d) Catalisadores não participam das etapas de uma reação
química.
e) A etapa determinante de uma reação química é a mais rápida.
33. Questão 04)
Laboratório, o hidrogênio pode ser preparado pela reação de zinco
com solução de ácido clorídrico. Observe as condições
especificadas nas experiências a baixo.A velocidade da reação é
maior em:
1,0raspasem30V
0,5póem30IV
1,0póem30III
0,5granulado25II
1,0granulado25I
mol/LC
[Ácido]ZincoTEMPaExperiênci
o
34. Maior concentração dos reagentes →
maior o número de partículas por unidade
de volume → maior o nº de choques
efetivos → maior a velocidade da reação.
- Concentração dos reagentes.
35. A velocidade
instantânea de uma
reação é obtida através
de uma expressão
matemática conhecida
como LEI DA AÇÃO
DAS MASSAS ou LEI
CINÉTICA, proposta
por Gulberg e
Waage, em 1876.
Cato
Gulberg
Peter
Waage
9) LEI DA VELOCIDADE.
36. Lei da Velocidade de Guldberg/ Waage
Dada a reação abaixo:
].[][ BAkv
dDcCbBaA
Estabele-se a seguinte lei, segundo os
experimentos de Guldberg/ Waage:
37. V = K .[A]a.[B]b . . . .
K = constante cinética
a = ordem do reagente A
b = ordem do reagente B
a + b = ordem global da reação
[ ] = concentração molar
dDcCbBaA
Para reações elementares:
38. Para reações que ocorrem em mais
de uma etapa (reações complexas), a aquação de
velocidade será dada em função da etapa lenta.
Exemplo: A reação NO2(g) + CO(g) → CO2(g) + NO(g)
ocorre em duas etapas. Dê a velocidade da reação.
2 NO2(g) → NO3(g) + NO(g) (etapa lenta)
NO3(g) + CO(g) → CO2(g) + NO2(g) (etapa rápida)
V = K .[NO2]2
Para reações complexas:
39. Reagente sólido não participa da
expressão de velocidade, pois a velocidade de
uma reação de um sólido depende exclusivamente
da superfície de contato.
OBS:
Nas reações entre gases, a
velocidade pode ser expressa em função das
pressões parciais dos reagentes, no lugar das
concentrações.
40. Questão 01)
O ozônio próximo à superfície é um poluente muito perigoso, pois
causa sérios problemas respiratórios e também ataca as plantações
através da redução do processo da fotossíntese. Um possível
mecanismo que explica a formação de ozônio nos grandes centros
urbanos é através dos produtos da poluição causada pelos carros,
representada pela equação química a seguir:
NO2 (g) + O2 (g) NO (g) + O3 (g)
Estudos experimentais mostram que essa reação ocorre em duas etapas:
De acordo com as reações apresentadas, a lei da velocidade é dada por:
a) v = k [O2] [O]
b) v = k [NO2]
c) v = k [NO2] + k [O2] [O]
d) v = k [NO] [O3]
e) v = k [O3]
I. NO2(g) NO (g) + O (lenta) II. O2(g) + O O3 (g) (rápida)
41. Questão 02)
A amônia (NH3) é de grande importância na fabricação de
fertilizantes. Ela pode ser obtida a partir de hidrogênio (H2) e
nitrogênio (N2). A lei de velocidade para essa reação é
V = k [ H2 ]3.[ N2 ].
Quando a concentração de hidrogênio é duplicada e a
concentração de nitrogênio é triplicada, mantendo-se constante a
temperatura, é correto afirmar que:
a) a velocidade final não é alterada.
b) a velocidade final é 24 vezes a velocidade inicial.
c) a velocidade final é 6 vezes a velocidade inicial.
d) a velocidade final é 18 vezes a velocidade inicial.
e) a velocidade final é 54 vezes a velocidade inicial.
42. Questão 03)
Duas substâncias gasosas A e B reagem em um recipiente fechado,
de acordo com a seguinte lei de velocidade V = k [A].[B]2
Com relação a esta reação são feitas as seguintes afirmações,
assinale o que for correto.
I.Mantida constante a temperatura, a velocidade aumentará oito
vezes, se o volume inicial for à metade.
II.Mantido constante o volume, uma diminuição de temperatura
provoca uma diminuição na velocidade da reação.
III.Mantidos constantes o volume, a temperatura e a concentração
de A, e diminuindo pela metade a concentração de B, a velocidade
aumenta quatro vezes.
43. Questão 04)
Uma certa reação química é representada pela equação:
2A(g) + 2B(g) C(g) , onde “A”, “B” e “C” significam as
espécies químicas que são colocadas para reagir.
Verificou-se experimentalmente, numa certa
temperatura, que a velocidade desta reação quadruplica
com a duplicação da concentração da espécie “A”, mas
não depende das concentrações das espécies “B” e “C”.
Escreva a expressão CORRETA da velocidade e o valor
CORRETO da ordem da reação.
44. Questão 05)
Os dados abaixo são relativos a uma série de experimentos
envolvendo a reação entre óxido nítrico e bromo, a 273°C.
2NOBr(g)(g)Br2NO(g) 2
Em análise dos dados escreva a lei de velocidade da reação e o
valor da constante de velocidade, K.
45. Escreva a equação de velocidade da reação citada, calcule o valor
de K e determine se areação é elementar ou não, justifique.
Questão 06)
A reação redox que ocorre entre os íons brometo (Br-) e
bromato (BrO ) em meio ácido, formando o bromo (Br2) é
representada pela equação.
BrO (aq) + 5 Br-(aq) + 6 H+(aq) 3 Br2(aq) + 3 H2O(l)
Um estudo cinético dessa reação em função das
concentrações dos reagentes foi efetuado, e os dados
obtidos estão listados na tabela a seguir.
3
3
3
3
1-1
1
inicial
1
inicial
1
inicial3
10x4,820,010,010,04
10x7,210,030,020,03
10x2,410,010,020,02
10x1,210,010,010,01
).s(mol.L
)(mol.L
H
)(mol.L
Br
)(mol.L
BrOExp.
Velocidade
