velocidade das reações químicas

O “air bag” funciona porque a reação química que o infla
é ultra rápida.
O que é cinética química?
Etimologicamente, . . .
1. Do grego kinetiké = movimento
(por extensão, velocidade)
2. Do francês chimique = química
(por extensão, estudo dos fenômenos químicos)
Cinética química é, portanto, ...
Parte da físico-química que estuda a
velocidade das reações químicas
e os fatores que a influenciam.
Reações química cotidianas e velocidade ...
As RQ’s podem apresentar diferentes velocidades.
Daí, a importância de estudá-las,
visando ao seu melhor aproveitamento.
Reação muitíssimo lenta . . .
A formação da ferrugem
pode demorar anos.
4Fe + 3O2  2Fe2O3
Reação muito lenta . . .
A fermentação do suco de
uva para produzir vinho
demora meses.
C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2
glicose
etanol
Reação lenta . . .
A conversão de vinho em vinagre
ocorre em alguns dias,
quando o etanol (álcool do vinho) é
oxidado a ácido acético
(ou etanóico).
[O]
C2H5OH
álcool
 CH3COOH
ácido etanóico
Reação moderada . . .
Na combustão da vela
esperamos horas para que
a parafina* reaja
completamente com
oxigênio do ar.
*principal componente é
C21H44
C21H44 + 32O2  21CO2 + 22H2O
parafina
Reação rápida . . .
O “escurecimento” de uma fruta demora
minutos e é devido à conversão da
hidroquinona* em benzoquinona**.
*claro
**escuro
Reação muito rápida . . .
Decomposição da água
oxigenada é imediata.
catalase*
H2O2  H2O + 1/2O2
*enzima catalisadora.
Reação ultra-rápida . . .
Os “air bags” são equipamentos
de segurança que envolve
reação química que dura
frações de segundo.
6NaN3(s) + Fe2O3(s)  3Na2O(s) + 2Fe(s) + 9N2(g)
Expressão da velocidade
Costuma-se expressar a
velocidade de reações em função das
concentrações.
Expressão da velocidade
Velocidade de uma RQ é a grandeza que mede
as quantidades* de reagentes (e de produtos)
por unidade de tempo.
* Geralmente em mols/L
Conceito de velocidade de uma reação química
Exercício resolvido . . .
Dada a reação química:
2N2O5(g)  4NO2(g) + O2(g).
Foram realizados experimentos com a reação e,
à medida que o tempo passou, as concentrações
de reagentes e de produtos foram medidas.
Exercício resolvido . . .
Os dados constam na tabela.
Exercício resolvido . . .
1. Qual a velocidade média no intervalo 0min a 5min?
2. Qual a velocidade média no intervalo 20min a 30min?
Outro exercício resolvido . . .
Considere a equação química.
2NO2(g) + 4CO(g)  N2(g) + 4CO2(g)
A formação de N2 tem velocidade média igual a 0,05 mol/min.
A massa de CO2(g), em gramas formada em 1(uma) hora é:
(A)8,8
(B) 44
(D) 132,0
(E) 528,0
(C) 84,0
Outro exercício resolvido . . .
Resposta certa: letra E.
1.ª parte:
2.ª parte:
A Teoria das Colisões
Dada a reação química . . .
H2(g) + I2(g)  2 HI(g)
Para facilitar a “visualização” da mesma
optamos pelo modelo de Dalton . . .
H
H
I
H
I
H
I

+
I
A Teoria das Colisões
Colisão muito suave . . .
I
H

+
H
I
I
H
+
H
I
Reação não ocorre.
A Teoria das Colisões
Colisão com má orientação . . .
I
H
H

+
I
I
H
+
H
I
Reação não ocorre.
A Teoria das Colisões
Colisão efetiva . . .
I
H
I
H
I

+
H
H
I
Reação ocorre.
A Teoria das Colisões
1. Se a energia não for suficiente,
a colisão pode acontecer, mas não há rompimento
das ligações dos reagentes para que ocorra reação.
2. Essa quantidade mínima de energia necessária
para que ocorra rompimento das ligações
é a energia de ativação.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Superfície de contato . . .
Quanto maior a superfície de contato,
maior será a velocidade da reação.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Superfície de contato . . .
Quanto maior é a superfície de contato,
maior é o número de choques efetivos entre
as partículas dos reagentes e, portanto,
maior é a velocidade da reação.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Temperatura . . .
Da mesma forma, quanto maior a temperatura, maior é
o número de choques efetivos entre as partículas dos
reagentes e, portanto, a velocidade da reação será maior.
É por isso que cozinhamos os alimentos.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Regra de Van’t Hoff
“A cada aumento de 10°C na temperatura de uma
reação química, a velocidade tende* a se duplicar.”
*Não necessáriamente.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Estado físico dos reagentes . . .
O estado gasoso é vantajoso para as reações ,
pois as partículas possuem maior energia e
maior liberdade de movimentos, o que favorece
maior número de choques efetivos.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Estado físico dos reagentes . . .
Na explosão da gasolina, no
interior do motor, é desejável
que a mesma se encontre no
estado gasoso.
Gasolina no estado gasoso.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Pressão . . .
Quanto maior for a pressão
num sistema gasoso,
menor é o volume ocupado
pelos reagentes e
maior é a velocidade da reação.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Luz . . .
Algumas reações são favorecidas pela luz,
como a decomposição da água oxigenada,
por isso os frascos que você encontra
nas farmácias são escuros.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Luz . . .
A reação de decomposição da
água oxigenada pela luz é
fotólise.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Eletricidade . . .
É uma maneira de fornecer
energia de ativação,
por exemplo, para a
decomposição da água.
Eletrólise da água.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores . . .
Catalisadores são substâncias que aceleram a
velocidade das reações.
Os catalisadores não alteram
a variação de entalpia de uma reação,
mas diminuem a energia de ativação dela.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores . . .
Os catalisadores diminuem a barreira de energia
a ser vencida.
Os catalisadores são substâncias que “entram e saem“
da reação, ou seja, as substâncias catalisadoras
são recuperadas no final da reação.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores . . .
Ea = energia de ativação.
Enzimas ou catalisadores biológicos
aceleram as reações bioquímicas.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores no cotidiano . . .
Catalisadores de automóveis diminuem a poluição,
convertendo gases tóxicos em outros menos tóxicos.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores no cotidiano . . .
Composição:
Resina (branca): resina epóxi e cargas minerais;
Catalisador (cinza): poliamida e cargas minerais.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Atenção ! ! !
Há também os chamados inibidores de reação
Às vezes, são necessárias substâncias que
tornam as reações mais lentas.
São chamados inibidores de reação.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Inibidores . . .
A vitamina C (ácido ascórbico) funciona como inibidor de reação,
impedindo o escurecimento da maçã.
Veja o experimento ilustrado.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Concentração dos reagentes . . .
A velocidade instantânea de uma reação é obtida
através de uma expressão matemática conhecida
como LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI
CINÉTICA, proposta por Gulberg e Waage (1876) e
depende da concentração dos reagentes.
Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
LEI CINÉTICA E SEUS MENTORES
Cato Gulberg
Peter Waage
LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA
Para uma reação genérica homogênea . . .
aA(g) + bB(g) → xX(g) + yY(g)
A velocidade instantânea é calculada pela expressão . . .
v = k [A][B]
Onde . . .
k = constante de velocidade ;
[A] e [B] = concentrações molares  e  = ordens ou graus
LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA
Atenção !
- Nas reações elementares as ordens são iguais
aos próprios coeficientes ( = a e  = b);
- Nas reações complexas as ordens são iguais
aos coeficientes da etapa mais lenta da reação,
conhecida através do mecanismo da mesma.
LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA
I - Reação elementar
H2
+
I2
→
2 HI
A Lei de velocidade (instantânea) é . . .
v = k [H2]1[ I2]1.
LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA
II - Reação complexa
2NO
+
O2
→
2NO2
Mecanismo
2 NO
N2O2
2 NO
+
+
→
→
O2
O2
→
N2O2 (etapa lenta)
2 NO2 (etapa rápida)
2 NO2 (reação global )
A Lei de velocidade (instantânea) é . . .
v = k [NO]2.
UFRGS – 2006
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2006
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2006
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2006
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2006
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2006
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2007
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2007
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2007
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2007
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2008
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2008
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2009
Vestibular da UFRGS
UFRGS – 2009
Vestibular da UFRGS