Slide 1 - kimikando

Parte da química que estuda a rapidez das reações
Este estudo é importante para o nosso dia-a-dia,
pois explica alguns fenômenos que convivemos tais como:
Oxidação do ferro
Explosão da pólvora
(ocorre de forma
(ocorre de forma
lenta).
rápida).
CONCENTRAÇÕES
SOFRERÁ TRANSFORMAÇÃO
REAGENTES
PRODUTOS
SÃO CONSUMIDOS
SÃO FORMADOS
Suas concentrações
diminuem
Suas concentrações
aumentam
A velocidade de uma reação
pode ser :
A) Lenta
B) rápida
C) moderada.
EX:
• A formação do petróleo
Lenta
A queima da serragem
Rápida
fogo hot
Queima de tora
Lenta
A queima de uma vela
Moderada
• A formação da ferrugem
( na umidade )
Lenta
• A digestão dos alimentos
• Os compostos orgânicos,
suas reações são :
Lenta
Lenta
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
Assim sendo, a velocidade média
( Vm ) de uma reação pode ser
determinada pela fórmula:
Concentração molar
[ ] ou variação
de mols ( n) ou variação de pressão ( p)
Vm =
m
t
Vm = Velocidade média
m = Variação de massa no intervalo de tempo
T = Intervalo
EX:
Para a reação: 2SO2 + O2
2SO3,
foram obtidos os resultados
mostrados na tabela a seguir:
Tempo de reação (min.)
Massa de SO3 formado (g)
10
30
20
45
30
50
40
52
Com base nesses dados, calcule a
velocidade média, nos intervalos.
A) De 10 a 20 min.
Mf-Mi
Vm =
m
t
Vm =
45-30
20-10
Tf-Ti
Vm=1,5g/min.
B) De 10 a 30 min.
Mf-Mi
Vm =
m
t
Vm =
50-30
30-10
Tf-Ti
Vm=1,0g/min.
C) De 20 a 30 min.
Vm =
m
t
Vm
50-45
=
30-20
Vm=0,5g/min.
D) De 10 a 40 min.
Vm =
m
t
Vm =
52-30
40-10
Vm=0,73g/min.
E) DE 30 a 40 min.
Vm =
Vm =
m
t
2
10
Vm =
52-50
40-30
Vm=0,2g/min.
Para a reação:A + B
C
Tempo(s) Massa de “A”
presente(g)
0
25
2
17
4
11
6
9
A) De 0s a 2s ( R=4g/s )
B) De 0s a 4s ( R=3,5g/s )
C) De 2s a 4s ( R=3g/s )
D) De 4s a 6s ( R=1g/s )
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
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
Vm
=
4 mol / L
2h
= 2 mol / L . 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.
b) 4 mols/min.
2 H2 +
1 O2

2 H 2O
2 mols/min de H2
1 mol/min de O2
n mols/min de H2
4 mols/min de O2
c) 8 mols/min.
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 CO2 e H2O.
A velocidade da reação será:
a) 0,80 mol/min.
b) 0,40 mol/min.
Vm =
0,25 mol
5 min
c) 0,05 mol/min.
d) 0,60 mol/min.
e) 0,30 mol/min.
V m = 0,05 mol / min
CINÉTICA QUÍMICA
Velocidade em termos de concentração
Vm = ∆ [ ]
∆t
Velocidade de reação e estequiometria
Para a reação
aA + bB → cC + dD
a velocidade é:
V = - 1 ∆[A] = - 1 ∆[B] = 1 ∆[C] = 1 ∆[D]
a ∆t
b ∆t
c ∆t d ∆t
CINÉTICA QUÍMICA
Variação da concentração com o tempo
Para uma reação do tipo A → C, obtém-se os
seguintes gráficos (concentração versus o tempo):
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
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
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 )
+ 50
Ea = + 40 kcal
+ 15
+ 10
caminho da reação
Gráfico reação endotérmica
Gráfico reação endotérmica
Gráfico reação exotérmica
Gráfico reação exotérmica
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
Reação com e sem catalisador:
01) A velocidade de uma reação química depende:
V
I.
Do número de colisões entre moléculas na unidade de tempo.
V
II. Da energia cinética das moléculas envolvidas na reação.
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
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:
v=k[A]
x
[B]
y
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 ?
a) 5,4.
k = 0,3 L / mol . min
[ A ] = 2,0 M
b) 4,5.
c) 1,8.
[ B ] = 3,0 M
d) 18,0.
v = k [A] [B] 2
e) 54.
v = 0,3 x 2 x 3
2
v = 0,3 x 2 x 9
v = 5,4
Se uma reação ocorrer em várias etapas
sua velocidade é dada pela
ETAPA MAIS LENTA
A + A  A2
A 2 + B  A 2B
2 A + B  A2B
A lei da velocidade é:
( etapa lenta )
( etapa rápida )
( reação global )
V = k[A]
2
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)
II. NO3 (g) + NO (g)  N2O5 (g)
Ex. 11
(lenta)
(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
Pág. 45
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:
v = k [ NH3 ] 2
a) inalterada.
b) duas vezes maior.
c) três vezes maior.
d) quatro vezes maior.
e) seis vezes maior.
[ NH3 ] = x mol /L
v = k x 2
[ NH3 ] = 2x mol /L
v’ = k ( 2x ) 2
v’ = 4 k x 2
v’ = 4 v
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)
v2
Pág. 45
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”?
v = k [CO]
a) 2.
b) 4.
2
[O2]
[CO2] = x mol/L
[CO2] = 2x mol/L
[O2] = y mol/L
[O2] = 2y mol/L
c) 8.
d) 16.
e) 32.
v=kx
2
y
2
v’ = k (2x) (2y)
2
v’ = 8 v
kx y
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
velocidade
[X]
[Y]
1
10
5
10
2
40
10
10
3
40
10
20
Pág. 44
Ex. 08
b
a
2
Qual a equação de velocidade desse processo?
a
b
40
40
k x 10 x 10
3
1
a
=
10
k
=
4
2
2
=
2
2
x
5
x
10
b
2
a
k
x
10
k
x
10
=
40
=
1
a
2
0
=
2
2
b = 0
a = 2
v = k [X]
v = k [X]
2
[Y]
0
ou
v = k [X]
2
b
b
[Y]
2
2
x
20
x
10
b
b
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.
v = k [A]
b) a ordem global da reação é 2.
c) a lei de velocidade é v = k[A]2[B].
x
y
[B]
v = k [A] [B]2
d) a constante de velocidade é igual a 1.
e) a lei de velocidade é v = k[A][B]2.
x
y
1,80
2
k . (0,42) (0,63)
=
y
x
0,20
k
.
(0,42)
(0,21)
1
3
1
0,40
0,20
=
k . (0,84)
x
(0,21)
k . (0,42) x (0,21)
9 = 3
y
y
2 = 2
y
x
y=2
x=1