cinetica quimica

1. CINÉTICA QUÍMICA
Prof Ms Wagner José Medeiros Ribeiro

2. Cinética química: Estudo da velocidade das reações químicas.
Para que se estuda cinética Química?
Controlando a velocidade controlamos o processo de transformação
• Velocidade : unidade de grandeza / variação do tempo
A velocidade de reação mede a variação da concentração dos reagentes e
produtos pela unidade de tempo
Cinética Química

3. Velocidade das reações susceptíveis a alguns fatores
• Principais fatores que afetam a velocidade das reações:
Concentrações dos reagentes,
Estado físico do reagente,
Temperatura na qual a reação ocorre
Catalisador.
Cinética Química

4. Velocidade
A velocidade média de uma reação : Quociente da
Variação da concentração pela variação de tempo
Vm = lΔQl / Δt
Onde:
Vm = velocidade da reação
lΔQl = módulo da variação da concentração Molar de um reagente
ou de um produto
Δ t = intervalo de tempo
.
Cinética Química

5. Reação
Reagentes Produtos
Velocidade de desaparecimento Velocidade de formação
aA + bB cC + dD
VmdesA = -lΔQAl / Δt VmfC = lΔQCl / Δt
VmdesB = -lΔQBl / Δt VmfD = lΔQCl / Δt
Obs: A VmdesA pode ser diferente da VmdesB, que pode ser
diferente da VmfC ,que pode ser diferente da VmfD.
Cinética Química

6. Cinética Química
Assim, as velocidades Médias de desaparecimento e de formação de cada um
dos reagentes pode ser diferentes entre si.
Suponha a Reação abaixo:
2A + B —→ C , observe que o reagente A desaparece (2x ) mais rápido do
que o reagente B.
Obs: Observe que as velocidades de desaparecimento foram x ( - 1 ) para que
todas possuam sinal positivo, uma vez que para estas velocidades a Conc.
Final é menor que a inicial.
Velocidade média da reação como um todo obtemos dividindo cada velocidade de
desaparecimento e de formação pelo seu respectivo coeficiente da equação
química balanceada.
aA + bB  cC + dD

7. Cinética Química
Como medir a velocidade das
reações
Processo Químico – Através de uma segunda reação
mais rápida que a primeira, praticamente instantânea
em relação a primeira.
Processo Físico – Indiretamente através de aparelhos
medindo a variação de alguma grandeza física como
cor, turbidez, pressão etc.

8. Cinética Química
Teoria das Colisões
1. Para a Reação ocorrer ela necessita vencer uma barreira de Energia
. Esta barreira de energia e chamada energia de ativação, que é a
energia Mínima necessária para que a reação ocorra.
2. Para que haja a reação e necessário afinidade entre os reagentes e
que exista CONTATO entre eles.
3. O Contato levará a COLISÕES entre as moléculas dos reagentes
4. No entanto, não é qualquer Colisão que leva a reação mas apenas
aqueles que sua energia é Maior ou igual a Energia de Ativação. Estes
Choques são denominados de choques efetivos
5. Além disto os choques tem de apresentarem a geometria adequada
a formação do COMPLEXO ATIVADO
6. Deste modo Energeticamente teremos dois tipos possíveis de

9. Reação Exotérmica - Liberação de Energia . Os
produtos finais são mais estáveis que os reagentes
Cinética Química
A2 + B2 —> 2AB + Calor
A2 + B2 —> 2AB , H < 0
A2 + B2 —> 2AB , H-

10. Complexo ativado: É a espécie transitória
formada pelas moléculas de reagentes, como resultado da
colisão, antes da formação do(s) produto (s).
•HComplexo ativado
Complexo ativado
Cinética Química

11. Reação Endotérmica – Consumo de Energia
Cinética Química
A2 + B2 + + Calor — > 2AB
A2 + B2 —> 2AB , H > 0
A2 + B2 —> 2AB , H+

12. Velocidade das reações e a Lei de Ação
das massas - Guldberg/ Waage
Guldberg/ Waage
A Velocidade de uma reação química elementar, a uma dada temperatura, é
proporcional ao produto das concentrações dos reagentes em mol/L, elevada a
expoentes que são determinados experimentalmente .
a A + b B + c C d D + e E + f F
V = K [ A ]œ . [ B ]ß . [ C ]µ
Onde œ, ß , µ são expoentes determinados
Experimentalmente
Cinética Química

13. Para a Reação abaixo:
aA + bB + c C d D + e E + f F
V = K [ A ]œ . [ B ]ß . [ C ]µ
V é a velocidade da reação;
K é a contante de velocidade
[A] concentração do reagente A em mol/L
[B] concentração do reagente B em mol/L
Onde , œ, ß, µ são os expoentes da reação determinados
experimentalmente
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14. Cinética Química
Reações e seus Caminhos e a Lei de Velocidade
a) Reações elementares: Aquelas que ocorrem em
uma única etapa.
Para a reação elementar: aA + bB cC + dD , a
expressão da Lei de velocidade seria :
V = K [ A ]œ . [ B ]ß, porém neste caso œ= a , e ß = b.
Nas reações elementares os expoentes da reação serão iquais
aos coeficientes da equação química balanceada.
Logo então, V = K [ A ]a . [ B ]b

15. b) Reações que ocorrem em várias etapas:
Nestas teremos etapas que são rápidas e etapas que são lentas .
Nestas reações ( que corresponde a maior parte das reações) a
Velocidade da reação está limitada pela etapa Lenta.
Assim imagine o sistema reacionante abaixo:
A2 + B2 2 AB
Cinética Química

16. Cinética Química
A2 + B2 2 AB
Porém esta reação não é elementar e seu mecanismo nos é
fornecido.
A2 2 A ( rápida )
B2 2 B ( lenta )
2A + 2B 2 AB ( rápida)
Assim nesta reação a lei de velocidade depende da etapa lenta e e
será ela a definir a sua Velocidade . Assim, a expressão de
velocidade da reação para o sistema Reacionante acima assume a
seguinte forma:
V = K. [ B ]b

17. Cinética Química
Ordem e Molecularidade de uma reação
Ordem da reação: Determinada Experimentalmente
A ordem da reação é estabelecida a partir da expressão de sua Lei de velocidade de
forma que os expoentes que constam na lei de velocidade determinarão a ordem da
reação.
No caso da reação elementar genérica: aA + bB cC + dD
V= K. [A]a . [B]b
Onde:
ordem global da reação = Soma dos expoentes = a + b
ordem da reação em relação ao reagente A = a
ordem em relação ao reagente B = b

18. Cinética Química
Molecularidade:
Expressa o número Mínimo de moléculas que necessitam Colidir para que a reação ocorra,
( número mínimo de moléculas que formam o complexo ativado), em cada etapa da reação.
a)Quando uma reação utiliza uma única espécie para formar o complexo ativado ele é
denominada Monomolecular
b)Quando uma reação utiliza duas espécies quer sejam iguais ou diferentes entre si, e
denominada de bimolecular
c)Quando uma reação utiliza três espécies , quer sejam iguais ou diferentes entre si é
denominada trimolecular.

19. Cinética Química
Obs`: Aqui também é necessário se fazer uma distinção entre as reações se
elementares ou não.
Para as reações elementares: A2 + B2 → 2AB ( reação Bimolecular )
As reações não elementares, a molecularidade deve ser dada em relação aos
coeficientes em cada etapa, que são constituídas por reações elementares. Por
exemplo, veja o mecanismo da reação não elementar 2 A + 3B → A2B3, que envolve três
etapas:
1ª etapa: 2 A + B → A2B molecularidade = 3
2ª etapa: A2B + B → A2B2 molecularidade = 2
3ª etapa: A2B2+ B → A2B3 molecularidade = 2

20. Cinética Química
Ex: O gás hidrogênio, reage com o Iodo, segundo a reação:
H2(g) + 1 I2(g)→ 2 HI(g)
Sabendo que a reação se processa em uma única etapa, determine:
a) Lei da velocidade
b) Ordem da reação
c) Molecularidade
Resolução:
a) primeiro estabelece-se a lei de velocidade da reação.
Atenção ao tipo de reação – ELEMENTAR esta informação e crucial para a
resolução. Logo V = K . [A]a . [B]b logo a) V = K.[ H2 ]1. [ I2 ]1 b) ordem da
reação será de ordem = a + b = 1 + 1 = 2, e a molecularidade será
Bimolecular

21. Cinética Química
Ex; Para o sistema reacionante, 2 NO2(g) + O3(g) —> N2O5(g) + O2(g), onde a
reação ocorre segundo o mecanismo abaixo:
NO2(g) + O3(g) —> NO3(g) + O2(g) ( lenta )
NO3(g) + NO2 —> N2O5(g) ( rápida )
Determine a expressão da lei de velocidade e a ordem para a reação.
Resolução:
O sistema reacionante não se trata de uma reação elementar mas sim de
reações que ocorrem em etapas, neste caso será a etapa lenta que irá definir a
lei de velocidade assim:
V = K .[ NO2 ]1. [ O2 ]1
Logo a partir desta expressão podemos definir a ordem da reação que será :
Ordem = 1 + 1 = 2

22. Ex:
O sistema reacionante 2A + B C + 3D apresenta os seguintes valores
para as concentrações dos reagentes e para a Velocidade . Estabeleça a Lei
de Velocidade e a ordem da reação, calcule o valor da constante k para o
sistema e a velocidade quando [A] = 0,100 mol/L e [B] = 0,200 mol/L. .
Cinética Química

23. Cinética Química
Pelo quadro observamos que ao duplicarmos a concentração do Reagente
A a velocidade da reação também duplica, e a concentração do reagente
B permanece constante.
Logo se dividirmos A2 / A1 = 2 , e dividindo V2 / V1= 2 assim ( 2 )x = ( 2 )
estará elevado a primeira, Logo o Expoente x = 1.
Vamos analisar o reagente B.
Observe dividindo B2 por B1 = 2 , Porém se dividirmos V2 por V1 teremos
que V2 / V1 = 4, logo ( 2 )x = 4 , logo ( 2 ) x = ( 2 )2, logo x = 2. Portanto a lei
de Velocidade para a reação será:
V = K . [ A ]1. [ B ]2
b) Ordem da reação será de 3 ordem.
c) o valor da constante K será: 1,31x10-5 = K x 0,254 x 0,692 logo K = 7,4 x
10-5
d) V = 7,4 x 10-5. ( 0,1)1.( 0,2 )2 = 2,96 x 10-7