Cinética Química

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Cinética Química

  1. 1. Fenômenos do nosso cotidiano Oxidação do ferro (ocorre de forma lenta). Explosão da pólvora (ocorre de forma rápida). Parte da química que estuda a rapidez das reações PROF. VINICIUS SILVA
  2. 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 VM = [ final ] – [ inicial ] t final – t inicial
  3. 3. 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 [ ]
  4. 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 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
  5. 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. b) 4 mols/min. c) 8 mols/min. d) 12 mols/min. e) 16 mols/min. 2 mols/min de H2 1 mol/min de O2 n mols/min de H2 4 mols/min de O2 n = 2 x 4 n = 8 mols / min H2 + O2  H2O2 21
  6. 6. 03) (FMIt - MG) Numa reação completa de combustão, foi consumido, em 5 min, 0,25 mol de metano, que foi transformado em CO2 e H2O. 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
  7. 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: energia das colisões orientação das moléculas nas colisões freqüência das colisões
  8. 8. energia suficiente e orientação adequada H2 I2+ 2 HI
  9. 9. energia insuficiente H2 I2+ H2 I2+
  10. 10. orientação inadequada H2 I2+ H2 I2+
  11. 11. 1. Estado particular em que se encontram os reagentes. A freqüência e a energia das colisões são afetadas pelos fatores: 2. temperatura em que se realiza a experiência. 3. Eletricidade. 4. Luz. 5. Pressão. 6. Concentração dos reagentes. 7. Catalisadores. PROF. VINICIUS SILVA
  12. 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 PROF. VINICIUS SILVA
  13. 13. Superfície de contato
  14. 14. Superfície de contatoSuperfície de contato
  15. 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
  16. 16. Temperatura da reaçãoTemperatura da reação
  17. 17. Temperatura e velocidade da reaçãoTemperatura e velocidade da reação
  18. 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) caminho da reação energia ( kcal )energia ( kcal ) + 10 + 15 + 50 Ea = + 40 kcalEa = + 40 kcal
  19. 19. A luz provoca algumas reações denominadas de REAÇÕES FOTOQUÍMICAS As principais são: Fotossíntese Decomposição da água oxigenada em água e oxigênio
  20. 20. Um aumento da PRESSÃO aumentará o número de COLISÕES e a reação será mais RÁPIDA
  21. 21. É uma substância que diminui a energia de ativação de uma reação aumentando assim a sua velocidade Os catalisadores não são consumidos durante a reação Os catalisadores não alteram a variação de entalpia da reação
  22. 22. Catalisador e a velocidade da reaçãoCatalisador e a velocidade da reação
  23. 23. 01) A velocidade de uma reação química depende: I. Do número de colisões entre moléculas na unidade de tempo. II. 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. VV VV VV
  24. 24. 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.
  25. 25. VERVER Um aumento da concentração dos reagentes numa solução acarretará no aumento do número de colisões e, em conseqüência, um aumento da velocidade da reação
  26. 26. Para uma reação genérica: a A + b B  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 ]x . [ B ]y
  27. 27. Para as reações ELEMENTARES os valores dos expoentes são iguais aos coeficientes das substâncias na equação química 2 NO (g) + H2 (g)  N2O (g) + H2O (g) v = k [ NO ] [ H2 ]2 Para a reação: A lei da velocidade é:
  28. 28. 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 = 5,4v = 5,4
  29. 29. Se uma reação ocorrer em várias etapas sua velocidade é dada pela ETAPA MAIS LENTA A + A  A2 ( etapa lenta ) A2 + B  A2B ( etapa rápida ) 2 A + B  A2B ( reação global ) V = k [ A ] 2A lei da velocidade é:A lei da velocidade é:
  30. 30. 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) Essa reação ocorre em duas etapas: 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] [O3] b) v = k [NO2] [O3] c) v = k [NO3] [NO2] d) v = k [NO2] [O3] + k’ [NO3] [NO2] e) v = k [NO2] 2 2 Pág. 45 Ex. 11
  31. 31. 03) Na decomposição térmica da amônia expressa pela equação: 2 NH3 (g)  N2 (g) + 3 H2 (g) Duplicando-se a concentração molar de NH3, 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 [ NH3 ] 2 [ NH3 ] = x mol /L v = k x 2 [ NH3 ] = 2x mol /L v’ = k ( 2x ) 2 =v’ k x4 2 v’ = 4 v
  32. 32. Descontração com a QUÍMICA PROF. VINICIUS SILVA
  33. 33. 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) + O2 (g) 2 CO2 (g) v1 v2 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”? a) 2. b) 4. c) 8. d) 16. e) 32. Pág. 45 Ex. 10 v = k [CO] [O2] 2 [CO] = x mol/L [O2] = y mol/L 2 v = k x y [CO2] = 2x mol/L [O2] = 2y mol/L 2 v’ = k (2x) (2y) 2 v’ = 8 vk x y
  34. 34. 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 1040 40 20 5 Qual a equação de velocidade desse processo? v = k [ X ] [ Y ] ba 1 2 3 1 2 x = 10 40 k k x xx 10 5 b a b a 10 10 2 3 4 = 2 a = 2 a 2 2 a = 2 1 = 2 b = 2 b 2 0 b = 0 v = k [ X ] [ Y ] 02 x = 40 40 k k x xx 10 10 b 2 b 2 20 10 ou v = k [ X ] 2
  35. 35. 06) (Urca-CE) Dada a seguinte reação genérica “2 A + B  C” e o quadro cinético abaixo: 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 É correto afirmar: a) é uma reação elementar. b) a ordem global da reação é 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 . v = k [A] [B] x y = 1,80 0,20 k . (0,42) (0,63) x y k . (0,42) (0,21) x y 2 1 9 = 3 y y = 2 = 0,40 0,20 k . (0,84) (0,21) x y k . (0,42) (0,21)x y 3 1 2 = 2 x x = 1 v = k [A] [B]2

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