Cinética Química

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Aula de química sobre Cinética Química. Turma preparatório ENEM. Prof Carlos Priante.

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Cinética Química

  1. 1. CINÉTICA QUÍMICA Prof Carlos Priante AULA 10
  2. 2. É a parte da química que estuda a maior ou menor rapidez com que uma reação química ocorre e os fatores que a influenciam.
  3. 3.  Reação de neutralização.(reação muito rápida). H2SO4 + NaOH→ Na2SO4 + H2O  Formação da H2O ( reação lenta) H2 + ½ O2 → H2O  Transformação de gases tóxicos em não- tóxicos. (Condições ambiente lenta, mas em condições adequada pode ser usada para diminuir a poluição emitida pelos automóveis). 2 CO + 2 NO →2 CO2 + N2
  4. 4. FATORES QUE INFLUEM NA VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO  TEORIA DAS COLISÕES.  ESTADO PARTICULAR DOS REAGENTES  TEMPERATURA  ELETRICIDADE  LUZ  PRESSÃO  CATALISADORES
  5. 5. TEORIA DAS COLISÕES
  6. 6. COLISÃO ENTRE AS MOLÉCULAS
  7. 7. COLISÃO EFETIVA
  8. 8. COLISÃO NÃO-EFETIVA
  9. 9.  COMPLEXO ATIVADO: é o estado intermediário formado entre reagente e produtos, em cujas estruturas existem ligações enfraquecidas(reagentes) e formação de novas ligações(produtos).  De acordo com a teoria das colisões pode-se afirmar que a velocidade de uma reação depende: 1. Da frequência das colisões. 2. Da energia das colisões. 3. Da orientação das moléculas nas colisões.
  10. 10. ENERGIA DE ATIVAÇÃO  Para que as moléculas quebrem suas ligações iniciais e formem novas substâncias é necessária uma energia mínima denominada de ENERGIA DE ATIVAÇÃO (Ea).  Energia de ativação é a menor quantidade de energia necessária que deve ser fornecida aos reagentes para a formação do complexo ativado e, em consequência, para a ocorrência da reação.
  11. 11.  E1= energia dos reagentes (r)  E2= energia do complexo ativado (CA)  E3= energia dos produtos (p)  b=energia de ativação da reação direta  c=variação de entalpia (D H= Hp – Hr)
  12. 12.  Quanto maior a Ea, mais lenta é a reação. C.A.= Complexo ativado. Ea = Energia de ativação. HR. = Entalpia dos reagentes. HP. = Entalpia dos produtos. ∆H = Variação de entalpia.
  13. 13. VELOCIDADE MÉDIA DE UMA REAÇÃO  A velocidade de uma reação é a velocidade com que um reagente está sendo consumido ou com que um produto está sendo formado num intervalo de tempo.  Velocidade média = tempo quantidade ∆ ∆
  14. 14.  A velocidade média de todas as substâncias que fazem parte de uma reação nem sempre é a mesma, num mesmo instante, estes valores estão relacionados com os seus respectivos coeficientes estequiométricos.  Para a reação 2 A + B 3 C,  se a velocidade de consumo de B for de 2 mol/L.min – 1, as velocidades de A e C serão, respectivamente, 4 mol/L.min – 1 e 6 mol/L.min – 1.
  15. 15. EX. (Covest-2006) A reação de decomposição da amônia gasosa foi realizada em um recipiente fechado: 2 NH3 → N2 + 3 H2  A tabela abaixo indica a variação na concentração de reagente em função do tempo.  Qual é a velocidade média de consumo do reagente nas duas primeiras horas de reação? a) 4,0 mol L-1h-1 b) 2,0 mol L-1h-1 c) 10 km h-1 d) 1,0 mol L-1h-1 e) 2,3 mol h-1
  16. 16. ConcentraçãoConcentração dede NHNH33 (mol.L(mol.L-1-1 )) 8,08,0 4,04,0 2,02,0 1,01,0 Tempo (h)Tempo (h) 0000 1,01,0 2,02,0 3,03,0 2 NH3 → N2 + 3H2 Fenolftaleína HCℓ
  17. 17.  A velocidade é proporcional a concentração dos reagentes.  Esse fator é expresso pela Lei da Ação dasLei da Ação das massas ou Lei Cinética.massas ou Lei Cinética. (Gulberg e Waage) “ A velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações molares dos reagentes, para cada temperatura, elevada a expoentes experimentalmente determinados.”
  18. 18. V = k [A]a . [B]b  V = velocidade da reação;  [ ] =concentração da substância em mol / L;  k = constante da velocidade específica para cada temperatura.
  19. 19.  Em uma reação que ocorre em varias etapas deve-se considerar para a velocidade instantânea a etapa mais lenta:
  20. 20. Observe os dados: - Entre os experimentos 1 e 2, a [CO] dobrou e a velocidade não foi modificada.  A velocidade da reação não depende da [CO]. •- Entre os experimentos 2 e 3, a [NO2] dobrou e a velocidade quadruplicou.  Velocidade aumenta quatro vezes quando dobra a [NO2].
  21. 21. EX. óxido nítrico reage com hidrogênio, produzindo nitrogênio e vapor de água de acordo com a reação: 2 NO (g) + 2 H2 (g) N2 (g) + 2 H2O (g) Acredita-se que essa reação ocorra em duas etapas: 2 NO + H2 N2O + H2O (lenta) N2O + H2 N2 + H2O (rápida) De acordo com esse mecanismo, a expressão da velocidade da reação é: a)v = k [NO]2 [H2]. b) v = k [NO2][H2O]. c) v = k [NO][H2]. d) v = k [N2][H2O]. e) v = k [N2][H2O]2 .
  22. 22.  A molecularidade representa o número mínimo de moléculas ou íons reagentes necessários para que ocorram colisões e a reação possa se processar em uma única etapa (elementar).  Os expoentes que estão na lei da velocidade podem determinar a ordem da reação. ORDEM DA REAÇÃO
  23. 23. V. Determinação da equação da velocidade
  24. 24.  A ordem da reação pode indicar o que acontece com a velocidade da reação quando é alterada a concentração dos reagentes.
  25. 25. ÁREA DE CONTATO ENTRE OS REAGENTES  Esse fator tem sentido quando um dos reagentes for sólido.( batata, estômago)  Fe(prego) + H2SO4(aq) → FeSO4 (aq) + H2(g) V1  Fe(limalha) + H2SO4(aq) → FeSO4 (aq) + H2(g) V2  Na segunda reação a área de contato é maior.  Portanto V2 › V1
  26. 26.  Quanto maior a concentração dos reagentes, maior será a velocidades da reação.  O carvão na churrasqueira quando abanado fica incandescente porque estamos aumentando a [ ] de gás oxigênio (O2 , que é reagente na combustão), portanto aumenta a velocidade da reação. CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES
  27. 27. TEMPERATURA.  ↑↑temperatura ↑↑ energia cinética ↑↑ colisão ↑↑ velocidade  Regra de Van’t Hoff: um aumento em 10ºC provoca uma duplicação na velocidade da reação.
  28. 28.  Os alimentos gelados estragam com menor facilidade, pois a velocidade da reação diminui.  Os incêndios se alastram rápido porque a energia liberada pela combustão (exotérmica)ajuda as moléculas que ainda não reagiram a vencer as barreiras energéticas que separa reagentes e produtos.
  29. 29. EX. (PUC-RS) responder à questão com base no esquema a seguir, que representa situações em comprimidos antiácidos efervescentes de mesma constituição reagem em presença de água. Pelo exame do esquema, pode-se afirmar que as reações que ocorrem em menor tempo do que a do frasco I, são as dos frascos: a) II e III. b) II e IV. c) II e V. d) III e IV. e) III e V.
  30. 30. CATÁLISE (CATALISADOR)  Entende-se por catálise toda e qualquer reação que ocorre com a presença de um catalisador.  Catálise homogêneaCatálise homogênea: o catalisador e os reagentes constituem uma única fase.  Catálise heterogêneaCatálise heterogênea: o catalisador e reagentes constituem mais de uma fase.
  31. 31.  O catalisador é uma substância que aumenta a velocidade da reação, sem ser consumida durante tal processo.  Os catalisadores encontram caminhos alternativos para a reação, envolvendo menor energia (diminuem a Ea, tornando-a mais rápida).
  32. 32.  SO2(g) + ½ O2(g) →SO3(g) Ea=+ 240 KJ.mol-1 sem catalisadorsem catalisador  Utilizando o NO2(g) como catalisador a Ea se reduz para 110 KJ.mol-1, tornado a reação mais rápida. SO2 + NO2 →SO3 + NO E1 consumo do catalisador NO+ ½ O2 → NO2 E2 regeneração do catalisador SO2 + ½ O2 →SO3 Equação global Ea= +110 KJ.mol-1
  33. 33. EX. (UNEB-BA) A energia de ativação da reação A + B → C + D, quando feita com catalisador vale a) 10 kcal. b) 20 kcal. c) 30 kcal. d) 50 kcal. e) 90 kcal.
  34. 34. PRESSÃO Pressão a proximidade número de velocidade moléculas colisões da reação .
  35. 35. EX. (MACKENZIE-SP) É correta afirmar que as velocidades das reações dos compostos gasosos nos sistemas contido em I e II abaixo, sob a ação de êmbolos, são, respectivamente: a) A > A’ e B > C. b) A > A’ e C > B. c) A’ = A e C > B. d) A’ > A e C > B. e) A’ > A e B = C.

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