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Conceitos de
Cinética Química
Hugo Félix
Explicar

o que é cinética
química, apresentando seus
principais
conceitos
e
exemplificando
algumas
reações químicas.
Conteúdos


















O que é cinética química?;
Velocidade de uma reação química e unidade;
Velocidade de uma reação química e a concentração;
Velocidade instantânea de uma reação;
Lei de velocidade;
Lei de velocidade e ordem de uma reação;
Revisão;
Lei de velocidade integrada de primeira ordem;
Aplicação da lei de velocidade integrada de primeira ordem;
Lei de velocidade integrada de segunda ordem;
Modelo de reações: a teoria do complexo ativado;
Teoria do complexo ativado: características;
Teoria do complexo ativado: exemplos;
Catalisadores;
Catalisadores químicos e biológicos;
Revisão.
O que é cinética química?
Uma área da química envolvida
estudo das reações químicas.

no
Velocidade de uma reação
química e unidade
 Na física:
Vm=∆S/∆t .: ∆S= variação da posição e
∆t= variação do tempo.
 Na química:
Vm=-∆[x]/∆t .: x massa do composto
molaridade do composto e ∆t= variação do
tempo.
Velocidade de uma reação química e
Velocidade de uma reação
a concentração
química e a concentração

• Vm=-∆[x]/∆T

Vm=-∆[x]/∆t

aA + bB  cC + dD

Reação química genérica

aA + bB  cC + dD

Reação química genérica

• Como expressar a velocidade de uma reação
 Como independentemente de
química expressar a velocidade dos uma reação
coeficientes
química independentemente dos coeficientes
estequimiométrico?
estequimiométrico?

vm = 𝑉𝑚

1∆[𝐴]

=𝑎∆𝑇

1∆[𝐵]
𝑏∆𝑇

=

1∆[𝐶] 1∆[𝐷]
𝑐∆𝑇

=

𝑑∆𝑇
A velocidade instantânea
velocidade instantânea da reação
de uma reação
Vm = Vm

1d[A]
a∆T

=-

1d[B]
b∆T

=

1d[C]
c∆T

=

1d[D]
d∆T

Velocidade de uma reação química em
termos da derivada*.
* Derivada: Operação matemática relacionando
duas variáveis.
Lei de velocidade
V=

a
k[X]

.: V=V(X)

 V velocidade da reação; k Constante de
velocidade e X Concentração da espécie.
 Expresse a velocidade de isomerização do isocianeto de
hidrogênio para cianeto de hidrogênio?
1) Reação química:

HNC(g)  HCN(g)

2) Lei de velocidade*:

V=k[HNC]a

*Uma lei de velocidade é determinada experimentalmente.
Lei de velocidade e ordem
de uma reação
 Ordem da reação*: valor do expoente da
concentração
 Exemplo: H2 + Br2  2HBr .: V= k[H2][Br2]1/2
 Ordem de reação para [H2] = 1
 Ordem de reação para [Br2] = ½

Qual a ordem de reação global para a
reação acima? 1+1/2 = 3/2.
*A ordem da reação assuem valores inteiros ou semi-inteiros.
Revisão
 O que é cinética química?;
 Velocidade de uma reação e unidade;
 Velocidade de uma reação e
concentração;
 Velocidade instantânea;
 Lei de velocidade;
 Ordem de uma reação;
Lei de velocidade integrada de
primeira ordem
V=k[A]  V = - d[A]/dt = k[A] 
d[A]/[A]=-kdt
[A]f=[A]oe-kt
Aplicação da Lei de velocidade
integrada de primeira ordem
 Calcule a concentração de N2O5 remanescente 600s
(10min) após o início de sua decomposição a 65ºC,
quando sua concentração inicial era 0,040 Mol/L. A
constante k vale 5,2x10-3 s-1.
 1) reação química: 2N2O5(g)  4NO2(g) + O2(g)
 2) velocidade: V=k[N2O5]
 3) [A]f=[A]oe-Kt: [N2O5]f= [N2O5]ie-kt
 4) [N2O5]f= (0,040 Mol/L).e-(5,2x10-3s-1)x(600s)
 5) [N2O5]f= 0,0018Mol/L
 Análise da reação:
Após 600s, a concentração de N2O5 cai de 0,040 Mol/L
para 0,0018 Mol/L.
Lei de velocidade integrada de
segunda ordem
• V=k[A] 2  V =-d[A]/dt = k[A]2 
d[A]/[A]2=-kdt
[A]f=

[A]o
1 + [A]okt
Modelo de Reações: A teoria do
complexo ativado
Usada para explicar como acontece
uma reação química.

Aplica-se a gases e soluções;
Mais geral que a teoria das colisões,
a qual foi elaborada para descrever
gases.
A teoria do complexo ativado:
características
1) Choques entre moléculas  reação
química;
2) Energia mínima (Ea)  Energia de
ativação;
3) Formação de estado de transição*;
4) Maior
temperatura

Mais
moléculas com energia de ativação.
*Estado intermediário de alta energia entre reagentes e produtos.
A teoria do complexo ativado:
exemplos
Choques entre moléculas

↑ Temperatura
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Energia de ativação (Ea)
Catalisadores
 Qual a utilidade dos catalisadores? Baixar a energia de ativação.

Um catalisador fornece um novo
caminho de reação com
energia de ativação mais baixa.
Portanto, permitindo que mais
moléculas reagentes cruzem
a barreira e formem produtos.
Catalisadores químicos e
biológicos
Catálise química

Catálise biológica

Proteínas com funções
catalisadoras.
Catalisadores metálicos no
escapamento de um automóvel.
Revisão
 Lei de velocidade integrada de primeira ordem;
 Lei de velocidade integrada de segunda ordem;
 Modelos de reações;
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Conceitos de cinética química

  • 2. Explicar o que é cinética química, apresentando seus principais conceitos e exemplificando algumas reações químicas.
  • 3. Conteúdos                 O que é cinética química?; Velocidade de uma reação química e unidade; Velocidade de uma reação química e a concentração; Velocidade instantânea de uma reação; Lei de velocidade; Lei de velocidade e ordem de uma reação; Revisão; Lei de velocidade integrada de primeira ordem; Aplicação da lei de velocidade integrada de primeira ordem; Lei de velocidade integrada de segunda ordem; Modelo de reações: a teoria do complexo ativado; Teoria do complexo ativado: características; Teoria do complexo ativado: exemplos; Catalisadores; Catalisadores químicos e biológicos; Revisão.
  • 4. O que é cinética química? Uma área da química envolvida estudo das reações químicas. no
  • 5. Velocidade de uma reação química e unidade  Na física: Vm=∆S/∆t .: ∆S= variação da posição e ∆t= variação do tempo.  Na química: Vm=-∆[x]/∆t .: x massa do composto molaridade do composto e ∆t= variação do tempo.
  • 6. Velocidade de uma reação química e Velocidade de uma reação a concentração química e a concentração • Vm=-∆[x]/∆T Vm=-∆[x]/∆t aA + bB  cC + dD Reação química genérica aA + bB  cC + dD Reação química genérica • Como expressar a velocidade de uma reação  Como independentemente de química expressar a velocidade dos uma reação coeficientes química independentemente dos coeficientes estequimiométrico? estequimiométrico? vm = 𝑉𝑚 1∆[𝐴] =𝑎∆𝑇 1∆[𝐵] 𝑏∆𝑇 = 1∆[𝐶] 1∆[𝐷] 𝑐∆𝑇 = 𝑑∆𝑇
  • 7. A velocidade instantânea velocidade instantânea da reação de uma reação Vm = Vm 1d[A] a∆T =- 1d[B] b∆T = 1d[C] c∆T = 1d[D] d∆T Velocidade de uma reação química em termos da derivada*. * Derivada: Operação matemática relacionando duas variáveis.
  • 8. Lei de velocidade V= a k[X] .: V=V(X)  V velocidade da reação; k Constante de velocidade e X Concentração da espécie.  Expresse a velocidade de isomerização do isocianeto de hidrogênio para cianeto de hidrogênio? 1) Reação química: HNC(g)  HCN(g) 2) Lei de velocidade*: V=k[HNC]a *Uma lei de velocidade é determinada experimentalmente.
  • 9. Lei de velocidade e ordem de uma reação  Ordem da reação*: valor do expoente da concentração  Exemplo: H2 + Br2  2HBr .: V= k[H2][Br2]1/2  Ordem de reação para [H2] = 1  Ordem de reação para [Br2] = ½ Qual a ordem de reação global para a reação acima? 1+1/2 = 3/2. *A ordem da reação assuem valores inteiros ou semi-inteiros.
  • 10. Revisão  O que é cinética química?;  Velocidade de uma reação e unidade;  Velocidade de uma reação e concentração;  Velocidade instantânea;  Lei de velocidade;  Ordem de uma reação;
  • 11. Lei de velocidade integrada de primeira ordem V=k[A]  V = - d[A]/dt = k[A]  d[A]/[A]=-kdt [A]f=[A]oe-kt
  • 12. Aplicação da Lei de velocidade integrada de primeira ordem  Calcule a concentração de N2O5 remanescente 600s (10min) após o início de sua decomposição a 65ºC, quando sua concentração inicial era 0,040 Mol/L. A constante k vale 5,2x10-3 s-1.  1) reação química: 2N2O5(g)  4NO2(g) + O2(g)  2) velocidade: V=k[N2O5]  3) [A]f=[A]oe-Kt: [N2O5]f= [N2O5]ie-kt  4) [N2O5]f= (0,040 Mol/L).e-(5,2x10-3s-1)x(600s)  5) [N2O5]f= 0,0018Mol/L  Análise da reação: Após 600s, a concentração de N2O5 cai de 0,040 Mol/L para 0,0018 Mol/L.
  • 13. Lei de velocidade integrada de segunda ordem • V=k[A] 2  V =-d[A]/dt = k[A]2  d[A]/[A]2=-kdt [A]f= [A]o 1 + [A]okt
  • 14. Modelo de Reações: A teoria do complexo ativado Usada para explicar como acontece uma reação química. Aplica-se a gases e soluções; Mais geral que a teoria das colisões, a qual foi elaborada para descrever gases.
  • 15. A teoria do complexo ativado: características 1) Choques entre moléculas  reação química; 2) Energia mínima (Ea)  Energia de ativação; 3) Formação de estado de transição*; 4) Maior temperatura  Mais moléculas com energia de ativação. *Estado intermediário de alta energia entre reagentes e produtos.
  • 16. A teoria do complexo ativado: exemplos Choques entre moléculas ↑ Temperatura ↑Energia Energia de ativação (Ea)
  • 17. Catalisadores  Qual a utilidade dos catalisadores? Baixar a energia de ativação. Um catalisador fornece um novo caminho de reação com energia de ativação mais baixa. Portanto, permitindo que mais moléculas reagentes cruzem a barreira e formem produtos.
  • 18. Catalisadores químicos e biológicos Catálise química Catálise biológica Proteínas com funções catalisadoras. Catalisadores metálicos no escapamento de um automóvel.
  • 19. Revisão  Lei de velocidade integrada de primeira ordem;  Lei de velocidade integrada de segunda ordem;  Modelos de reações;  Teoria do complexo ativado:características e exemplos;  Catalisadores químicos e biológicos.