O documento discute a cinética química, incluindo a velocidade de reações, fatores que influenciam a velocidade e como calcular a velocidade média de uma reação. Explica que a velocidade depende da frequência e energia das colisões entre moléculas e pode ser afetada por fatores como temperatura, concentração dos reagentes e catalisadores. A velocidade média é calculada pela variação da concentração de um reagente ou produto dividido pelo tempo.

1. CINÉTICA QUÍMICA Oxidação do ferro (ocorre de forma lenta). Explosão da pólvora (ocorre de forma rápida). Fenômenos do nosso cotidiano Parte da química que estuda a rapidez das reações

2. Velocidade das reações Acelerar uma reação Desacelerar uma reação Reações com velocidades controladas: reações rápidas o suficiente para proporcionar o melhor aproveitamento do ponto de vista prático e econômico, mas não tão rápidas a ponto de oferecer riscos de acidentes ou degradação do material de interesse em um tempo menor que o desejado.

3. VELOCIDADE MÉDIA DE UMA REAÇÃO V M = [ final ] – [ inicial ] t final – t inicial H 2 (g) + I 2 (g)  2 HI (g) É a maior ou menor rapidez (velocidade) com que uma reação ocorre É calculada pela relação entre a quantidade de um reagente (ou produto) que é consumido (ou produzido) e o intervalo de tempo gasto para isto

4. As quantidades das substâncias são medidas em mol/L, massas, volumes (gases), etc., Enquanto que o intervalo de tempo pode ser dado em segundos, minutos ou horas A quantidade de reagente ou produto medida em mol/L é representada por [ ]

5. 01) (Covest – 2006) A reação de decomposição da amônia gasosa foi realizada em um recipiente fechado: 2 NH 3  N 2 + 3 H 2 A tabela abaixo indica a variação na concentração de reagente em função do tempo. Concentração de NH 3 em mol/ L Tempo em horas 8,0 6,0 4,0 1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 Qual é a velocidade média de consumo do reagente nas duas primeiras horas de reação? a) 4,0 mol / L.h b) 2,0 mol / L.h c) 10 km / h d) 1,0 mol / L.h e) 2,3 mol / h V m = 4 mol / L 2 h = 2 mol / L . h

6. 02) Em determinada experiência, a reação de formação de água está ocorrendo com o consumo de 4 mols de oxigênio por minuto. Conseqüentemente, a velocidade de consumo de hidrogênio é de: a) 2 mols/min. b) 4 mols/min. c) 8 mols/min. d) 12 mols/min. e) 16 mols/min. H 2 + O 2  H 2 O 2 mols/min de H 2 1 mol/min de O 2 n mols/min de H 2 4 mols/min de O 2 n = 2 x 4 n = 8 mols / min 2 2 1

7. 03) (FMIt - MG) Numa reação completa de combustão, foi consumido, em 5 min, 0,25 mol de metano, que foi transformado em CO 2 e H 2 O. A velocidade da reação será: a) 0,80 mol/min. b) 0,40 mol/min. c) 0,05 mol/min. d) 0,60 mol/min. e) 0,30 mol/min. V m = 0,25 mol 5 min V m = 0,05 mol / min

8. FATORES QUE INFLUEM NA VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO energia das colisões orientação das moléculas nas colisões freqüência das colisões Para compreendermos os fatores que alteram a velocidade de uma reação devemos conhecer a TEORIA DAS COLISÕES De acordo com a teoria das colisões pode-se afirmar que a velocidade de uma reação depende da:

9. energia suficiente e orientação adequada COLISÃO EFETIVA H 2 I 2 + 2 HI

10. energia insuficiente COLISÃO NÃO EFETIVA H 2 I 2 + H 2 I 2 +

11. orientação inadequada COLISÃO NÃO EFETIVA H 2 I 2 + H 2 I 2 +

12. 1. Estado particular em que se encontram os reagentes. 2. temperatura em que se realiza a experiência. 3. Eletricidade. 4. Luz. 5. Pressão. 6. Concentração dos reagentes. 7. Catalisadores. A freqüência e a energia das colisões são afetadas pelos fatores:

13. Estado particular dos reagentes No que se refere ao estado físico dos reagentes No que se refere aos sólidos: Superfície de contato Os gases reagem melhor que os líquidos, e estes melhor que os sólidos Quanto mais pulverizados estiverem os reagentes, mais rápida é a reação

14. Temperatura em que se realiza a experiência Temperatura Um aumento da temperatura aumenta a freqüência e a energia das colisões entre os reagentes, como conseqüência, o número de colisões efetivas e a velocidade da reação aumentam

15. Para que as moléculas quebrem suas ligações iniciais e formem novas substâncias é necessária uma energia mínima denominada de ENERGIA DE ATIVAÇÃO (Ea) energia ( kcal ) + 10 + 15 + 50 Ea = + 40 kcal caminho da reação

16. LUZ A luz provoca algumas reações denominadas de REAÇÕES FOTOQUÍMICAS As principais são: Fotossíntese Decomposição da água oxigenada em água e oxigênio

17. PRESSÃO Um aumento da PRESSÃO aumentará o número de COLISÕES e a reação será mais RÁPIDA

18. CATALISADORES Os catalisadores não são consumidos durante a reação Os catalisadores não alteram a variação de entalpia da reação É uma substância que diminui a energia de ativação de uma reação aumentando assim a sua velocidade

20. 01) A velocidade de uma reação química depende: Do número de colisões entre moléculas na unidade de tempo. Da energia cinética das moléculas envolvidas na reação. III. Da orientação das moléculas. Estão corretas as alternativas: a) I, II e III. b) somente I. c) somente II. d) somente I e II. e) somente I e III. V V V

21. 02) O carvão é combustível constituído de uma mistura de compostos ricos em carbono. A situação do combustível, do comburente e a temperatura utilizada favorecerão a combustão do carbono com maior velocidade, é, na ordem: a) carvão em pedaços, ar atmosférico, 0°C. b) carvão pulverizado, ar atmosférico, 30°C. c) carvão em pedaços, oxigênio puro, 20°C. d) carvão pulverizado, oxigênio puro, 100°C. e) carvão em pedaços, oxigênio líquido, 50°C.

22. CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES Um aumento da concentração dos reagentes numa solução acarretará no aumento do número de colisões e, em conseqüência, um aumento da velocidade da reação

23. Para uma reação genérica: aA + bB  Produtos A velocidade da reação é dada pela expressão: Onde os valores de “ x ” e “ y ” são determinados experimentalmente Esta equação é conhecida pelo nome de LEI DA VELOCIDADE v = k [ A ] [ B ] x y

24. v = k [ NO ] [ H 2 ] 2 Para as reações ELEMENTARES os valores dos expoentes são iguais aos coeficientes das substâncias na equação química 2 NO (g) + H 2 (g)  N 2 O (g) + H 2 O (g) Para a reação: A lei da velocidade é :

25. 01) A reação A + 2 B  P se processa em uma única etapa. Qual a velocidade desta reação quando K = 0,3 L/mol . min, [A] = 2,0 M e [B] = 3,0 M ? a) 5,4. b) 4,5. c) 1,8. d) 18,0. e) 54. v = k [ A ] [ B ] 2 k = 0,3 L / mol . min [ A ] = 2,0 M [ B ] = 3,0 M 2 v = 0,3 x 2 x 3 v = 0,3 x 2 x 9 v = 5,4

26. A + A  A 2 ( etapa lenta ) A 2 + B  A 2 B ( etapa rápida ) 2 A + B  A 2 B ( reação global ) V = k [ A ] 2 A lei da velocidade é: Se uma reação ocorrer em várias etapas sua velocidade é dada pela ETAPA MAIS LENTA

27. 02) (Unip-SP) A poluição é uma das causas da destruição da camada de ozônio. Uma das reações que podem ocorrer no ar poluído é a reação do dióxido de nitrogênio com o ozônio: 2 NO 2 (g) + O 3 (g)  N 2 O 5 (g) + O 2 (g) Essa reação ocorre em duas etapas: I. NO 2 (g) + O 3 (g)  NO 3 (g) + O 2 (g) (lenta) II. NO 3 (g) + NO (g)  N 2 O 5 (g) (rápida) Assinale a lei de velocidade para essa reação: v = k [NO 2 ] [O 3 ] v = k [NO 2 ] [O 3 ] v = k [NO 3 ] [NO 2 ] v = k [NO 2 ] [O 3 ] + k’ [NO 3 ] [NO 2 ] v = k [NO 2 ] 2 2

28. 03) Na decomposição térmica da amônia expressa pela equação: 2 NH 3 (g)  N 2 (g) + 3 H 2 (g) Duplicando-se a concentração molar de NH 3 , a velocidade da reação ficará: a) inalterada. b) duas vezes maior. c) três vezes maior. d) quatro vezes maior. e) seis vezes maior. v = k [ NH 3 ] 2 [ NH 3 ] = x mol /L v = k x 2 [ NH 3 ] = 2x mol /L v’ = k ( 2x ) 2 v’ = k x 4 2 v’ = 4 v

29. Descontração com a QUÍMICA

30. 04) Unisinos-RS) Na Química ambiental, que procura, entre outras coisas, avaliar formas de atenuar a emissão de substâncias gasosas que depreciam a qualidade do ar; a reação entre os gases monóxido de carbono e oxigênio, para produzir dióxido de carbono, tem grande importância. A equação representativa dessa reação é: 2 CO (g) + O 2 (g) 2 CO 2 (g) v 1 v 2 Quando se duplicarem, simultaneamente, as concentrações molares de CO e O 2 , efetuando a reação em sistema fechado, por quantas vezes ficará multiplicada a velocidade da reação “v”? 2. 4. 8. 16. 32. Pág. 45 Ex. 10 v = k [CO] [O 2 ] 2 [CO 2 ] = x mol/L [O 2 ] = y mol/L 2 v = k x y [CO 2 ] = 2x mol/L [O 2 ] = 2y mol/L 2 v’ = k (2x) (2y) 2 v’ = 8 v k x y

31. 05) A tabela abaixo apresenta os valores das velocidades de reação e as correspondentes concentrações em mol / L dos reagentes em idênticas condições, para o processo químico representado pela equação: 3 X + 2 Y  Z + 5 W velocidade [ X ] [ Y ] 10 10 10 10 10 40 40 20 5 Qual a equação de velocidade desse processo? v = k [ X ] [ Y ] b x a 1 2 3 1 2 = 10 40 k k x x x 10 5 b a b a 10 10 x 2 3 = 40 40 k k x x x 10 10 b 2 b 2 20 10 4 = 2 a = 2 a 2 2 a = 2 1 = 2 b = 2 b 2 0 b = 0 v = k [ X ] [ Y ] 0 2 ou v = k [ X ] 2 Pág. 44 Ex. 08

32. 06) (Urca-CE) Dada a seguinte reação genérica “2 A + B  C” e o quadro cinético abaixo: É correto afirmar: é uma reação elementar. a ordem global da reação é 2. a lei de velocidade é v = k[A] 2 [B]. a constante de velocidade é igual a 1. a lei de velocidade é v = k[A][B] 2 . v = k [A] [B] x y = 2 1 1,80 0,20 k . (0,42) (0,63) x y k . (0,42) (0,21) x y 9 = 3 y y = 2 = 3 1 0,40 0,20 k . (0,84) (0,21) x y k . (0,42) (0,21) x y 2 = 2 x x = 1 v = k [A] [B] 2 Experiência [A] mol/L [B] mol/L Velocidade (mol/L.s) I 0,42 0,21 0,20 II 0,42 0,63 1,80 III 0,84 0,21 0,40

33. Ordem de uma reação Soma dos expoentes da fórmula da velocidade Molecularidade nº de moléculas que se chocam em cada reação elementar

34. 2 NO 2 (g) + O 3 (g)  N 2 O 5 (g) + O 2 (g) I. NO2 (g) + O3 (g)  NO3 (g) + O2 (g) (lenta) II. NO3 (g) + NO (g)  N2O5 (g) (rápida) Equação da velocidade: v = k [NO 2 ] [O 3 ] Ordem da reação: 2 Ordem em relação a NO 2 : 1 Ordem em relação a O 3 : 1 Molecularidade em I: 2 Molecularidade em II: 2

35. F I M