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Fenômenos do nosso cotidiano

               Parte da química que estuda a rapidez das reações




  Oxidação do ferro                 Explosão da pólvora
(ocorre de forma lenta).          (ocorre de forma rápida).
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


                      [ final ] – [ inicial ]
              VM =
                         t final – t inicial
As quantidades das substâncias
                 são medidas em
       mol/L, massas, volumes (gases), etc.,



       A quantidade de reagente ou produto
    medida em mol/L é representada por     [   ]



Enquanto que o intervalo de tempo pode ser dado em
           segundos, minutos ou horas
01) (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.
        Concentração de NH3 em mol/ L            8,0      6,0    4,0   1,0
                         Tempo em horas          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                      4 mol / L
                                  Vm      =                = 2 mol / L . h
        b) 2,0 mol / L.h                        2h
        c) 10 km / h
        d) 1,0 mol / L.h
        e) 2,3 mol / h
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.            2 H2 +      1 O2       2 H 2O

   b) 4 mols/min.     2 mols/min de H2           1 mol/min de O2
   c) 8 mols/min.
                      n mols/min de H2           4 mols/min de O2
   d) 12 mols/min.
   e) 16 mols/min.     n=2x4             n = 8 mols / min
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 H2O.
   A velocidade da reação será:

   a) 0,80 mol/min.                  0,25 mol
                             Vm =
   b) 0,40 mol/min.                   5 min
   c) 0,05 mol/min.
                             V m = 0,05 mol / min
   d) 0,60 mol/min.
   e) 0,30 mol/min.
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:

                freqüência das colisões
                 energia das colisões
         orientação das moléculas nas colisões
energia suficiente
                       e
              orientação adequada
H2   +   I2                         2 HI
energia
              insuficiente

H2   +   I2                  H2   +   I2
orientação
              inadequada
H2   +   I2                 H2   +   I2
A freqüência e a energia das colisões são afetadas pelos fatores:

  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.
No que se refere ao estado físico dos reagentes


             Os gases reagem melhor que os líquidos,
                  e estes melhor que os sólidos


  No que se refere aos sólidos:


         Quanto mais pulverizados estiverem os reagentes,
                       mais rápida é a reação
Superfície de contato
Superfície de contato
Superfície de contato
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
Temperatura da reação
Temperatura da reação
Temperatura eevelocidade da reação
 Temperatura velocidade da reação
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 (Ea)


        energia ((kcal ))
         energia kcal
+ 50                                   Ea = + 40 kcal
                                       Ea = + 40 kcal



+ 15



+ 10


                                       caminho da reação
A luz provoca algumas reações denominadas de
             REAÇÕES FOTOQUÍMICAS


                As principais são:
                  Fotossíntese
Decomposição da água oxigenada em água e oxigênio
Um aumento da PRESSÃO aumentará o número de
    COLISÕES e a reação será mais RÁPIDA
É uma substância que
            diminui a energia de ativação de uma reação
               aumentando assim a sua velocidade


Os catalisadores não alteram a variação de entalpia da reação

Os catalisadores não são consumidos durante a reação
Catalisador eeaavelocidade da reação
 Catalisador     velocidade da reação
01) A velocidade de uma reação química depende:

V
V    I.    Do número de colisões entre moléculas na unidade de tempo.

V
V    II. Da energia cinética das moléculas envolvidas na reação.

V
V   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.
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.
Um aumento da concentração dos reagentes numa solução
    acarretará no aumento do número de colisões e,
                          VER
                           VER
                  em conseqüência,
         um aumento da velocidade da reação
Para uma reação genérica: a A + b B  Produtos

A velocidade da reação é dada pela expressão:

                            x         y
                  v=k[A]        [B]


           Onde os valores de “ x ” e “ y ”
        são determinados experimentalmente

       Esta equação é conhecida pelo nome de
                LEI DA VELOCIDADE
Para as reações ELEMENTARES
os valores dos expoentes são iguais aos coeficientes das
           substâncias na equação química


                     Para a reação:


       2 NO (g) + H2 (g)  N2O (g) + H2O (g)


                 A lei da velocidade é:


                  v = k [ NO ] 2 [ H2 ]
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 ?
                  k = 0,3 L / mol . min
  a) 5,4.
                  [ A ] = 2,0 M
  b) 4,5.
                  [ B ] = 3,0 M
  c) 1,8.
  d) 18,0.        v = k[A] [B] 2
                                    2
  e) 54.          v = 0,3 x 2 x 3         v = 0,3 x 2 x 9

                                          vv = 5,4
                                              = 5,4
Se uma reação ocorrer em várias etapas
                sua velocidade é dada pela
                   ETAPA MAIS LENTA

     A + A  A2                ( etapa lenta )

    A 2 + B  A 2B             ( etapa rápida )

   2 A + B  A 2B              ( reação global )



A lei da velocidade é:                       2
A lei da velocidade é:       V = k[A]
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 NO2 (g) + O3 (g)  N2O5 (g) + O2 (g)
                                                                    Pág. 45
   Essa reação ocorre em duas etapas:
                                                                     Ex. 11
    I.   NO2 (g) + O3 (g)  NO3 (g) + O2 (g)   (lenta)
    II. NO3 (g) + NO (g)  N2O5 (g)            (rápida)

    Assinale a lei de velocidade para essa reação:

     a) v = k [NO2] 2 [O3]
     b) v = k [NO2] [O3]
     c) v = k [NO3] [NO2]
     d) v = k [NO2] [O3] + k’ [NO3] [NO2]
     e) v = k [NO2] 2
03) Na decomposição térmica da amônia expressa pela equação:
                    2 NH3 (g)  N2 (g) + 3 H2 (g)

  Duplicando-se a concentração molar de NH 3, a velocidade da
  reação ficará:            v = k [ NH3 ] 2
   a) inalterada.
                                  [ NH3 ] = x mol /L
   b) duas vezes maior.
   c) três vezes maior.          v = k x 2
   d) quatro vezes maior.
                                  [ NH3 ] = 2x mol /L
   e) seis vezes maior.
                                  v’ = k ( 2x ) 2

                                  v’ = 4 k x 2

                                  v’ = 4 v
Descontração com a QUÍMICA
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:    v1
              2 CO (g) + O2 (g)                      2 CO2 (g)        Pág. 45
                                     v2                               Ex. 10

   Quando se duplicarem, simultaneamente, as concentrações molares de CO
   e O2, efetuando a reação em sistema fechado, por quantas vezes ficará
   multiplicada a velocidade da reação “v”?
                                          2
                             v = k [CO]       [O2]
     a) 2.
     b) 4.
                   [CO2] = x mol/L             [CO2] = 2x mol/L
     c) 8.
                    [O2] = y mol/L             [O2] = 2y mol/L
     d) 16.
                            2                              2
                    v=kx        y              v’ = k (2x) (2y)
     e) 32.
                                                           2
                                               v’ = 8 k x y
                                                      v
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:

                                      3X + 2Y  Z + 5W
                                                                                                    Pág. 44
                                  velocidade                    [X]        [Y]
                                                                                                     Ex. 08
                                  1       10                    5          10
                                  2       40                    10         10
                                  3       40                    10             20
                                                                                                         a            b
    Qual a equação de velocidade desse processo?                                    v = k [X]                [Y]
                          a      b                                                                           2            b
2        40         k x 10 x 10         3      40                                               k   x   10       x   20
                      =                                                                 =
1                                         a            b            2                                        2            b
         10                   k   x   5       x   10                      40                    k   x   10       x   10

                              a                                                                     b
              4       =   2                                                         1       =   2
                  2           a                                                         0           b
              2       =   2                                                     2           =   2
                  a = 2                                                                 b = 0
                                                  2         0                               2
                          v = k [X]                   [Y]        ou     v = k [X]
06) (Urca-CE) Dada a seguinte reação genérica “2 A + B  C” e o quadro cinético
    abaixo:
             Experiência       [A] m L
                                    ol/              [B] m L
                                                          ol/           Velocidade (m L.s)
                                                                                     ol/
                  I                 0,42               0,21                     0,20
                 II                 0,42               0,63                     1,80
                 III                0,84               0,21                     0,40

       É correto afirmar:
                                                                                x         y
       a) é uma reação elementar.                                   v = k [A]       [B]

       b) a ordem global da reação é 2.
                                                                    v = k [A] [B] 2
       c) a lei de velocidade é v = k[A] 2[B].
       d) a constante de velocidade é igual a 1.
     e) a lei de velocidade é v = k[A][B] 2.
   2     1,80                  x       y
                     k . (0,42) (0,63)                                  y
                =               x      y                        9 = 3                  y=2
   1     0,20        k . (0,42) (0,21)

   3      0,40                      x            y
                       k . (0,84)       (0,21)                          x
                 =                               y              2 = 2                  x=1
   1      0,20         k . (0,42) x (0,21)
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  • 1. Fenômenos do nosso cotidiano Parte da química que estuda a rapidez das reações Oxidação do ferro Explosão da pólvora (ocorre de forma lenta). (ocorre de forma rápida).
  • 2. 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 [ final ] – [ inicial ] VM = t final – t inicial
  • 3. As quantidades das substâncias são medidas em mol/L, massas, volumes (gases), etc., A quantidade de reagente ou produto medida em mol/L é representada por [ ] Enquanto que o intervalo de tempo pode ser dado em segundos, minutos ou horas
  • 4. 01) (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. Concentração de NH3 em mol/ L 8,0 6,0 4,0 1,0 Tempo em horas 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 4 mol / L Vm = = 2 mol / L . h b) 2,0 mol / L.h 2h c) 10 km / h d) 1,0 mol / L.h e) 2,3 mol / h
  • 5. 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. 2 H2 + 1 O2  2 H 2O b) 4 mols/min. 2 mols/min de H2 1 mol/min de O2 c) 8 mols/min. n mols/min de H2 4 mols/min de O2 d) 12 mols/min. e) 16 mols/min. n=2x4 n = 8 mols / min
  • 6. 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 H2O. A velocidade da reação será: a) 0,80 mol/min. 0,25 mol Vm = b) 0,40 mol/min. 5 min c) 0,05 mol/min. V m = 0,05 mol / min d) 0,60 mol/min. e) 0,30 mol/min.
  • 7. 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: freqüência das colisões energia das colisões orientação das moléculas nas colisões
  • 8. energia suficiente e orientação adequada H2 + I2 2 HI
  • 9. energia insuficiente H2 + I2 H2 + I2
  • 10. orientação inadequada H2 + I2 H2 + I2
  • 11. A freqüência e a energia das colisões são afetadas pelos fatores: 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.
  • 12. No que se refere ao estado físico dos reagentes Os gases reagem melhor que os líquidos, e estes melhor que os sólidos No que se refere aos sólidos: Quanto mais pulverizados estiverem os reagentes, mais rápida é a reação
  • 15. 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
  • 17. Temperatura eevelocidade da reação Temperatura velocidade da reação
  • 18. 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 (Ea) energia ((kcal )) energia kcal + 50 Ea = + 40 kcal Ea = + 40 kcal + 15 + 10 caminho da reação
  • 19. A luz provoca algumas reações denominadas de REAÇÕES FOTOQUÍMICAS As principais são: Fotossíntese Decomposição da água oxigenada em água e oxigênio
  • 20. Um aumento da PRESSÃO aumentará o número de COLISÕES e a reação será mais RÁPIDA
  • 21. É uma substância que diminui a energia de ativação de uma reação aumentando assim a sua velocidade Os catalisadores não alteram a variação de entalpia da reação Os catalisadores não são consumidos durante a reação
  • 22. Catalisador eeaavelocidade da reação Catalisador velocidade da reação
  • 23.
  • 24. 01) A velocidade de uma reação química depende: V V I. Do número de colisões entre moléculas na unidade de tempo. V V II. Da energia cinética das moléculas envolvidas na reação. V V 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.
  • 25. 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.
  • 26. Um aumento da concentração dos reagentes numa solução acarretará no aumento do número de colisões e, VER VER em conseqüência, um aumento da velocidade da reação
  • 27. Para uma reação genérica: a A + b B  Produtos A velocidade da reação é dada pela expressão: x y v=k[A] [B] Onde os valores de “ x ” e “ y ” são determinados experimentalmente Esta equação é conhecida pelo nome de LEI DA VELOCIDADE
  • 28. Para as reações ELEMENTARES os valores dos expoentes são iguais aos coeficientes das substâncias na equação química Para a reação: 2 NO (g) + H2 (g)  N2O (g) + H2O (g) A lei da velocidade é: v = k [ NO ] 2 [ H2 ]
  • 29. 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 ? k = 0,3 L / mol . min a) 5,4. [ A ] = 2,0 M b) 4,5. [ B ] = 3,0 M c) 1,8. d) 18,0. v = k[A] [B] 2 2 e) 54. v = 0,3 x 2 x 3 v = 0,3 x 2 x 9 vv = 5,4 = 5,4
  • 30. Se uma reação ocorrer em várias etapas sua velocidade é dada pela ETAPA MAIS LENTA A + A  A2 ( etapa lenta ) A 2 + B  A 2B ( etapa rápida ) 2 A + B  A 2B ( reação global ) A lei da velocidade é: 2 A lei da velocidade é: V = k[A]
  • 31. 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 NO2 (g) + O3 (g)  N2O5 (g) + O2 (g) Pág. 45 Essa reação ocorre em duas etapas: Ex. 11 I. NO2 (g) + O3 (g)  NO3 (g) + O2 (g) (lenta) II. NO3 (g) + NO (g)  N2O5 (g) (rápida) Assinale a lei de velocidade para essa reação: a) v = k [NO2] 2 [O3] b) v = k [NO2] [O3] c) v = k [NO3] [NO2] d) v = k [NO2] [O3] + k’ [NO3] [NO2] e) v = k [NO2] 2
  • 32. 03) Na decomposição térmica da amônia expressa pela equação: 2 NH3 (g)  N2 (g) + 3 H2 (g) Duplicando-se a concentração molar de NH 3, a velocidade da reação ficará: v = k [ NH3 ] 2 a) inalterada. [ NH3 ] = x mol /L b) duas vezes maior. c) três vezes maior. v = k x 2 d) quatro vezes maior. [ NH3 ] = 2x mol /L e) seis vezes maior. v’ = k ( 2x ) 2 v’ = 4 k x 2 v’ = 4 v
  • 34. 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: v1 2 CO (g) + O2 (g) 2 CO2 (g) Pág. 45 v2 Ex. 10 Quando se duplicarem, simultaneamente, as concentrações molares de CO e O2, efetuando a reação em sistema fechado, por quantas vezes ficará multiplicada a velocidade da reação “v”? 2 v = k [CO] [O2] a) 2. b) 4. [CO2] = x mol/L [CO2] = 2x mol/L c) 8. [O2] = y mol/L [O2] = 2y mol/L d) 16. 2 2 v=kx y v’ = k (2x) (2y) e) 32. 2 v’ = 8 k x y v
  • 35. 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: 3X + 2Y  Z + 5W Pág. 44 velocidade [X] [Y] Ex. 08 1 10 5 10 2 40 10 10 3 40 10 20 a b Qual a equação de velocidade desse processo? v = k [X] [Y] a b 2 b 2 40 k x 10 x 10 3 40 k x 10 x 20 = = 1 a b 2 2 b 10 k x 5 x 10 40 k x 10 x 10 a b 4 = 2 1 = 2 2 a 0 b 2 = 2 2 = 2 a = 2 b = 0 2 0 2 v = k [X] [Y] ou v = k [X]
  • 36. 06) (Urca-CE) Dada a seguinte reação genérica “2 A + B  C” e o quadro cinético abaixo: Experiência [A] m L ol/ [B] m L ol/ Velocidade (m L.s) ol/ I 0,42 0,21 0,20 II 0,42 0,63 1,80 III 0,84 0,21 0,40 É correto afirmar: x y a) é uma reação elementar. v = k [A] [B] b) a ordem global da reação é 2. v = k [A] [B] 2 c) a lei de velocidade é v = k[A] 2[B]. d) a constante de velocidade é igual a 1. e) a lei de velocidade é v = k[A][B] 2. 2 1,80 x y k . (0,42) (0,63) y = x y 9 = 3 y=2 1 0,20 k . (0,42) (0,21) 3 0,40 x y k . (0,84) (0,21) x = y 2 = 2 x=1 1 0,20 k . (0,42) x (0,21)
  • 37. Descontração com a QUÍMICA Sanderson Pinheiro Rodrigues