cinetica

1. CINÉTICA
QUÍMICA

2. Cinética Química
Parte da Química que estuda a velocidade das reações e os
fatores que a influenciam.
Reações Químicas
Rápidas Lentas
Moderadas

3. Cinética Química
Reação Rápida
6 NaN3(l) + Fe2O3(s) 3 Na2O(s) + 2 Fe(s) + 9 N2(g)
faísca

4. Cinética Química
Reação Moderada
Reação Lenta
Decomposição dos
Alimentos
Formação do
Petróleo

5. Cinética Química
A B
t
[ ]

6. Cinética Química
Velocidade Média (Vm) de uma Reação em Função
das Substâncias
É a razão entre a quantidade consumida ou produzida da
substância e o intervalo de tempo (∆t) em que isso ocorrreu.
t
A
de
ão
concentraç
da
iação
var
Vm


t
B
de
ão
Concentraç
da
Variação
Vm



7. Cinética Química
     
inicial
final t
t
Inicial
Final
t
Vm






 
t
reagentes
Vm




 
t
produtos
Vm



Velocidade Média (Vm) de uma Reação em Função
das Substâncias

8. Cinética Química
Como calcular a velocidade de uma reação quando a
proporção entre o número de mols é diferente?
2 HI(g) H2(g) + I2(g)
A velocidade da variação de concentração do HI é
duas vezes maior que a velocidade da variação de
concentração do H2
Velocidade Média (Vm) de uma Reação

9. Cinética Química
C2H2 + 2 H2 => C2H6
Tempo (min) Quantidade de
etano formada
0 0
4 12
6 15
10 20

10. Cinética Química
C2H2 + 2 H2 => C2H6

11. Cinética Química
Condições para que ocorra uma Reação
 Os reagentes devem estar em contato
 Afinidade química entre os reagentes
Teoria da Colisão
 As moléculas dos reagentes devem colidir entre si
 A colisão deve ocorrer com geometria favorável

12. Cinética Química
Teoria da Colisão
Colisão
Desfavorável
Colisão
Desfavorável

13. Cinética Química
Teoria da Colisão
O2 N2
O-------N
O N
2 NO
Reagentes
Complexo
Ativado
Produtos

14. Cinética Química
Teoria da Colisão
 Para que a colisão seja efetiva é necessário ainda
que os reagentes adquiram uma energia mínima
denominada energia de ativação.
Energia de Ativação é a quantidade mínima de
energia necessária para que a colisão entre as
partículas dos reagentes, feita numa orientação
favorável, seja efetiva.

15. Cinética Química
Complexo Ativado: estado intermediário formado
entre reagentes e produtos, em cuja estrutura existem
ligações enfraquecidas e formação de novas ligações
O2 N2
O-------N
O N
2 NO
Reagentes
Complexo
Ativado
Produtos

16. I2 + H2
HI + HI
I2 H2
TEORIA DAS COLISÕES:

17. Cinética Química
Quanto menor for a
energia de ativação
exigida, maior a velocidade
da reação.

18. FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO
Superfície de contato

19. Temperatura

20. Catalisador

21. Concentração dos reagentes
A velocidade de uma reação depende também da concentração dos
reagentes, pois ela está relacionada com o número de choques entre
as moléculas. Vamos aplicar esse conceito a uma reação genérica:

22. Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma
Reação
 Superfície de Contato

23. Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma
Reação
 Superfície de Contato

24. Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma
Reação
 Temperatura
Um aumento de temperatura aumenta a
velocidade das reações químicas, pois há um
incremento na energia cinética das moléculas

25. Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma
Reação
 Presença de Catalisador
É uma substância que aumenta a velocidade da
reação, diminuindo a energia de ativação para os
reagentes atingirem o complexo ativado. No entanto
eles não participam da formação do produto, sendo
completamente regenerados no final

26. Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma
Reação
 Presença de Catalisador
Sem catalisador
Com catalisador

27. Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma
Reação
 Concentração dos Reagentes
Quanto maior a concentração de partículas dos
reagentes, maior será o número de colisões efetivas
e consequentemente maior a velocidade da reação.

28. Cinética Química
Lei da Ação das Massas
 (1833-1902), Cato Guldberg e Peter Waage
“A cada temperatura, a velocidade de uma reação é
diretamente proporcional ao produto das
concentrações dos reagentes, elevadas a
expoentes determinados experimentalmente”

29. Cinética Química
Lei da Ação das Massas
“A cada temperatura, a velocidade de uma reação é
diretamente proporcional ao produto das
concentrações dos reagentes, elevadas a
expoentes determinados experimentalmente”
aA + bB => cC + dD
V = k [A] [B]β
K é uma constante da velocidade a uma dada temperatura
 e β são expoentes determinados experimentalmente

30. Cinética Química
Reação Elementar
aA + bB => cC + dD
V = k [A]a [B]b
Quando a reação química se desenvolve em uma única
etapa, dizemos que a reação é elementar.
Numa reação elementar, os expoentes a que devem ser
elevadas as concentrações dos reagentes na expressão
da velocidade são os próprios coeficientes dos
reagentes na equação balanceada

31. Cinética Química
Reação Elementar
1 H3O+ + 1 OH- => 2 H2O
V = k [H3O+] [OH-]
Numa reação elementar, os expoentes a que devem ser
elevadas as concentrações dos reagentes na expressão
da velocidade são os próprios coeficientes dos
reagentes na equação balanceada

32. Cinética Química
Reação Não-Elementar
A etapa lenta é a etapa determinante da velocidade da
reação
Quando a reação se desenvolve em duas ou mais etapas
distintas, a velocidade da reação depende apenas da
velocidade da etapa lenta.

33. Cinética Química
Reação Não-Elementar
A etapa lenta é a etapa determinante da velocidade da
reação
2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O
Etapa I 1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O (lenta)
Etapa II 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O (rápida)
Reação Global 2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O

34. Cinética Química
Reação Não-Elementar
2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O
Etapa I 1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O (lenta)
Etapa II 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O (rápida)
Reação Global 2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O
A velocidade da reação global será determinada pela
velocidade da etapa I
V = k [H2] [NO]2

35. Cinética Química
Reação Não-Elementar
2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O
Energia
de
ativação
Caminho da reação
1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O
Etapa I Etapa II

36. Cinética Química
Ordem de uma reação
Chamamos de ordem de uma reação a soma de todos
os expoentes que aparecem na expressão da
velocidade da reação
aA + bB + cC => dD + eE + fF
V = k [A]a [B]b [C]
Ordem da reação:  + β + 

37. Cinética Química
Ordem de uma reação
Podemos expressar a ordem de uma reação em relação
a um determinado reagente:
Ordem da reação em relação a A = 
Ordem da reação em relação a B = β
Ordem da reação em relação a C = 
A ordem da reação em relação a um reagente indica a
dependência existente entre a concentração desse
reagente e a velocidade da reação global.

38. Cinética Química
Ordem de uma reação
A ordem da reação em relação a um reagente indica a
dependência existente entre a concentração desse
reagente e a velocidade da reação global.
2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O
V = k [H2] [NO]2
Ordem da reação: 1 +2 = 3 (3ª ordem)
Ordem da reação em relação ao H2: 1ª ordem, v = k [H2]
Ordem da reação em relação ao NO: 2ª ordem, v = k [NO]2

39. Cinética Química
Ordem de uma reação
V = k [H2] [NO]2
Ordem da reação em relação ao H2: 1ª ordem, v = k [H2]
Se dobrarmos a concentração do H2 e mantivermos a
concentração do NO constante, a velocidade da reação
dobra.
2 V = k [2 H2] [NO]2

40. Cinética Química
Ordem de uma reação
V = k [H2] [NO]2
Ordem da reação em relação ao NO: 2ª ordem, v = k [NO]2
Se dobrarmos a concentração do NO e mantivermos a
concentração do H2 constante, a velocidade da reação
quadruplica.
4 V = k [H2] [2 NO]2

41. Cinética Química
Ordem de uma reação
aA + bB + cC => dD + eE + fF
Experiência [A] [B] [C] Velocidade/mol
(L.min-1)
1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V1 = 0,5
2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V2 = 2,0
3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V3 = 2,0
4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V4 = 16,0

42. Cinética Química
Ordem de uma reação
Experiência [A] [B] [C] Velocidade/mol
(L.min-1)
1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V1 = 0,5
2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V2 = 2,0
3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V3 = 2,0
4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V4 = 16,0
Comparando 1ª e 2ª
v = k [A]2
4 v = k [2 A]2

43. Cinética Química
Ordem de uma reação
Experiência [A] [B] [C] Velocidade/mol
(L.min-1)
1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V1 = 0,5
2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V2 = 2,0
3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V3 = 2,0
4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V4 = 16,0
Comparando 2ª e 3ª
v = k [B]0

44. Cinética Química
Ordem de uma reação
Experiência [A] [B] [C] Velocidade/mol
(L.min-1)
1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V1 = 0,5
2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V2 = 2,0
3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V3 = 2,0
4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V4 = 16,0
Comparando 3ª e 4ª
v = k [C]3
8 v = k[2 C]3