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CINÉTICA
QUÍMICA
Cinética Química
Parte da Química que estuda a velocidade das reações e os
fatores que a influenciam.
Reações Químicas
Rápidas Lentas
Moderadas
Cinética Química
Reação Rápida
6 NaN3(l) + Fe2O3(s) 3 Na2O(s) + 2 Fe(s) + 9 N2(g)
faísca
Cinética Química
Reação Moderada
Reação Lenta
Decomposição dos
Alimentos
Formação do
Petróleo
Cinética Química
A B
t
[ ]
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
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ão
Concentraç
da
Variação
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Cinética Química
     
inicial
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t
Inicial
Final
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reagentes
Vm
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Velocidade Média (Vm) de uma Reação em Função
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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
Cinética Química
C2H2 + 2 H2 => C2H6
Tempo (min) Quantidade de
etano formada
0 0
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6 15
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Cinética Química
C2H2 + 2 H2 => C2H6
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
Cinética Química
Teoria da Colisão
Colisão
Desfavorável
Colisão
Desfavorável
Cinética Química
Teoria da Colisão
O2 N2
O-------N
O N
2 NO
Reagentes
Complexo
Ativado
Produtos
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.
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
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Reagentes
Complexo
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Cinética Química
Quanto menor for a
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exigida, maior a velocidade
da reação.
FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO
Superfície de contato
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Catalisador
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:
Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma
Reação
 Superfície de Contato
Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma
Reação
 Superfície de Contato
Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma
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 Temperatura
Um aumento de temperatura aumenta a
velocidade das reações químicas, pois há um
incremento na energia cinética das moléculas
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
Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma
Reação
 Presença de Catalisador
Sem catalisador
Com catalisador
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.
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”
Cinética Química
Lei da Ação das Massas
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aA + bB => cC + dD
V = k [A] [B]β
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 e β são expoentes determinados experimentalmente
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
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
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.
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)
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Cinética Química
Reação Não-Elementar
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A velocidade da reação global será determinada pela
velocidade da etapa I
V = k [H2] [NO]2
Cinética Química
Reação Não-Elementar
2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O
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Etapa I Etapa II
Cinética Química
Ordem de uma reação
Chamamos de ordem de uma reação a soma de todos
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aA + bB + cC => dD + eE + fF
V = k [A]a [B]b [C]
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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.
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
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
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
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
Cinética Química
Ordem de uma reação
Experiência [A] [B] [C] Velocidade/mol
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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
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
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
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  • 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
  • 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
  • 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
  • 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