É a parte da química que estuda a VELOCIDADE DAS REAÇÕES e os fatores que nela influem

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1 É a parte da química que estuda a VELOCIDADE DAS REAÇÕES e os fatores que nela influem

2 Para que uma reação ocorra são necessários os seguintes fatores: Contato entre as moléculas reagentes Afinidade química entre as moléculas Geometria favorável no choque entre as moléculas ( choque frontal) Mínimo de energia necessária para rompimento de ligações e formação de novas ligações

3 A TEORIA DAS COLISÕES - condições: 1) A colisão deve ter geometria favorável 2) A colisão deve envolver energia adequada Colisão efetiva. houve reação Orientação não adequada. Não há reação

4 O Complexo Ativado (C.A.) H H + Cl Cl Moléculas reagentes se chocando H H Cl Cl Complexo Ativado Ligação sendo formada ligação sendo rompida H Cl H Cl Produtos Muito energético e instável nova ligação se formando e ligação antiga se rompendo

5 O diagrama de Entalpia - Eat: é a quantidade, mínima, de energia necessária para que as moléculas reagentes atinjam o Complexo Ativado H 2(g) + Cl 2(g) 2 HCl (g) H 0 H CA H r H p H 2 + Cl 2 H Energia de Ativação - Eat 2 HCl Caminho da reação

6 Aula-26 - Ex. 1 Para que ocorra uma reação química, é necessário que os reagentes entrem em contato, através de colisões, o que se chama Teoria das Colisões. Essa teoria baseia-se em que I - todas as colisões entre os reagentes são efetivas (ou favoráveis). II - a velocidade da reação é diretamente proporcional ao número de colisões efetivas (ou favoráveis). III - existem colisões que não são favoráveis à formação do produto. IV - maior será a velocidade de reação, quanto maior for a energia de ativação. Estão corretas a) apenas I, II e III. X b) apenas II e III. c) apenas I e IV. d) apenas I, II e IV. e) apenas III e IV.

7 Ex.-2 O diagrama a seguir representa a evolução da energia potencial em função do caminho de uma reação química. (A+B C) Considere as afirmações: I. O intervalo 1 representa a variação de entalpia ( H) da reação. II. O intervalo 2 representa a energia de ativação da reação. III. O intervalo 3 representa a variação de entalpia ( H) da reação inversa. IV. O intervalo 4 representa a energia de ativação da reação inversa. São CORRETAS as afirmações: a) I e II apenas. b) I, III e IV. c) III, IV e V. X d) I, II e IV.

8 Fatores que influem na velocidade das reações: Qualquer fator que aumente o número de colisões efetivas terá como efeito um aumento da velocidade da reação. Os principais fatores são: Temperatura. A superfície de contato entre reagentes A concentração dos reagentes Os catalisadores

9 A influência da temperatura: Quanto maior a temperatura Maior o número de colisões efetivas Maior a velocidade da reação Um acréscimo da temperatura provoca um aumento da energia cinética média das moléculas. Como conseqüência, há um maior número de colisões efetivas e a velocidade da reação aumenta

10 Alguns Exemplos: Por que os alimentos cozinham mais rapidamente nas panelas de pressão? O cozimento de alimentos envolve reações químicas e, portanto, será mais rápido quanto maior for a temperatura. Na panela de pressão, os alimentos cozinham mais rapidamente porque a temperatura é maior, chegando a cerca de 110 o C. Obs.: Os alimentos são guardados em geladeira, pois o frio retarda os processos químicos envolvidos na decomposição dos alimentos.

11 Aula 27 Efeito da Temperatura Ex. 1) Aumentando-se a temperatura de realização de uma reação química endotérmica observa-se que ocorre I - diminuição na sua velocidade, pois diminui a energia de ativação. II - aumento de sua velocidade, pois diminui a sua energia de ativação. III - aumento de sua velocidade, pois aumenta o número de moléculas com energia maior que a energia de ativação. Quais são corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. X d) Apenas I e II. e) Apenas II e III.

12 Ex.: 2 A nível do mar a temperatura de ebulição da água é de 100ºC, enquanto em altitudes elevadas essa temperatura é menor. Suponha que dois restaurantes devam preparar o mesmo prato quente, um no Rio de Janeiro, outro em La Paz ( 3600 m acima do nível do mar).sabendo que o cozimento é um fenômeno químico e que ambos os pratos são preparados com água em ebulição, em qual das localidades o tempo de preparo será menor? Justifique com base na cinética química. Quanto maior a temperatura, maior será a velocidade da reação, logo, o preparo será mais rápido no Rio de Janeiro, pois a temperatura de ebulição da água é maior.

13 Influência da superfície de contato Quanto maior a superfície de contato Mais fracionado estará o material Maior o número de colisões efetivas Maior a velocidade da reação. Em reações das quais participa um sólido, a velocidade será tanto maior quanto maior for a superfície de contato desse sólido.

14 Exemplo: Na digestão dos alimentos ocorre uma série de reações químicas. Explique, levando em conta a velocidade das reações químicas, por que é benéfico mastigar bem os alimentos. Pois, ao mastigar os alimentos, você tritura-os aumentando a superfície de contato e como conseqüência, aumentando a velocidade das reações, tornando a digestão mias rápida. Por que em uma churrasqueira é mais fácil acender carvão em pequenos pedaços? Pois, em pedaços menores é maior a superfície de contato e quanto maior a superfície de contato, maior será a velocidade das reações.

15 Aula 28 Efeito da Superfície de contato Em duas lanternas idênticas, carregadas com a mesma massa de carbureto, goteja-se água, na mesma vazão, sobre o carbureto. Na lanterna I, o carbureto encontra-se na forma de pedras e, na lanterna II, finamente granulado. a) Indique qual das lanternas apresentará a chama mais intensa. b) Indique qual delas se apagará primeiro. Justifique sua resposta, com base em seus conhecimentos de cinética química. a) Na lanterna II, pois a superfície de contato entre o carbureto e a água é maior. b) Como a velocidade da reação é maior na lanterna II, ela apagará primeiro.

16 Ex. 2 Três experimentos foram realizados para investigar a velocidade da reação entre HCl aquoso diluído e ferro metálico. Para isso, foram contadas, durante 30 segundos, as bolhas de gás formadas imediatamente após os reagentes serem misturados. Em cada experimento, usou-se o mesmo volume de uma mesma solução de HCl e a mesma massa de ferro, variando-se a forma de apresentação da amostra de ferro e a temperatura. O quadro indica as condições em que cada experimento foi realizado. Assinale a alternativa que apresenta os experimentos na ordem crescente do número de bolhas observado. X a) II, I, III b) III, II, I c) I, II, III d) II, III, I

17 Extra Considere as duas fogueiras representadas a seguir, feitas, lado a lado, com o mesmo tipo e quantidade de lenha. A rapidez da combustão da lenha será a) maior na fogueira 1, pois a superfície de contato com o ar é maior. b) maior na fogueira 1, pois a lenha está mais compactada, o que evita a vaporização de componentes voláteis. c) igual nas duas fogueiras, uma vez que a quantidade de lenha é a mesma e estão no mesmo ambiente. d) maior na fogueira 2, pois a lenha está menos compactada, o que permite maior retenção de calor pela madeira. X e) maior na fogueira 2, pois a superfície de contato com o ar é maior.

18 Influência da concentração dos reagentes Mantida a temperatura constante, pode-se raciocinar da seguinte maneira: quanto maior a concentração dos reagentes, maior será o número de colisões efetivas, e maior será a velocidade da reação. Observe as colisões da bolinha azul com as bolinhas vermelhas.

19 A Lei da velocidade ou equação da velocidade: é a relação matemática entre a velocidade da reação e a concentração da reação. De maneira geral: aa + bb produtos V = K.[A] a. [B] b (Lei da velocidade) onde: K = constante de velocidade e só depende da temperatura. Obs.: os expoentes na equação são obtidos experimentalmente.

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21 Alguns Exemplos H 2(g) + Cl 2(g) 2HCl (g) V = K.[H 2 ].[Cl 2 ] 3H 2(g) + N 2(g) 2 NH 3(g) V = K.[H 2 ] 3.[N 2 ] 1

22 O ozônio próximo à superfície é um poluente muito perigoso, pois causa sérios problemas respiratórios e também ataca as plantações através da redução do processo da fotossíntese. Um possível mecanismo que explica a formação de ozônio nos grandes centros urbanos é através dos produtos da poluição causada pelos carros,representada pela equação química a seguir: Escreva a lei que expressa a velocidade de formação do ozônio nos grandes centros urbanos, baseando-se nas informações acima. v = k [NO 2 ]

23 Aula 29 Ex.: 1 Considere a reação elementar representada pela equação 3 O 2(g) 2 O 3(g) Ao triplicarmos a concentração do oxigênio, a velocidade da reação, em relação à velocidade inicial, torna-se a) duas vezes menor. b) três vezes maior. V = K.[O 2 ] 3 c) oito vezes menor. d) nove vezes maior. X e) vinte e sete vezes maior.

24 Ex.2- As curvas desenhadas no gráfico a seguir representam a variação da velocidade de uma reação monomolecular em função da concentração do reagente. A curva que representa corretamente o comportamento de uma reação de primeira ordem é a de número a) 1. b) 2. c) 3. X d) 4. e) 5. V = K.[A] 1 Representa uma reta cresente passando pela origem

25 Aula 30 Ex.: 1 Num laboratório, foram efetuadas diversas experiências para a reação: 2H 2(g) + 2NO (g) N 2(g) + 2H 2 O (g) Com os resultados das velocidades iniciais obtidos, montou-se a seguinte tabela: Baseando-se na tabela anterior, determine a lei de velocidade para a reação. V =K.[H 2 ] 1.[NO] 2

26 Extra

27 X Extra - 2

28 Efeito do Catalisador : sustância que diminui a Eat A água oxigenada libera O 2(g) lentamente.se adicionarmos um pedaço de fígado de boi, aumenta-se consideravelme nte a velocidade da reação. H 2 O 2(l ) H 2 O (l) + 1/2 O 2(g)

29 Diagrama de entalpia

30 Nos automóveis o catalisador tem o papel fundamental de facilitar a conversão de gases poluentes como o monóxido de carbono(co), e óxido de nitrogênio (NO), em gás carbônico (CO 2 ), nitrogênio(n 2 ) e vapor de água.

31 Aula 31 Ex.1 - Há décadas são conhecidos os efeitos dos CFCs, ou freons, na destruição da camada de ozônio da atmosfera terrestre. Acredita-se que a diminuição da quantidade de O 3 na atmosfera seja responsável pelo aumento na incidência de câncer de pele, pois a radiação ultravioleta não mais é bloqueada com a mesma eficiência. A ação destes gases, como o CF 2 Cl 2, inicia-se com a produção de átomos de cloro livres (Cl*), pela interação das moléculas do gás com a radiação solar, seguindo-se as reações: 1ª etapa: O 3 + Cl* O 2 + ClO* 2ª etapa: ClO* + O 3 2O 2 + Cl* a) Escreva a equação global para esta reação e identifique o produto formado. b) Considere a afirmação: "O mecanismo proposto para a destruição da camada de ozônio equivale a uma reação catalisada". Justifique esta afirmação e identifique o catalisador. a) 2 O 3(g) 3O 2(g) b) Catalisador é o cloro livre (Cl*) pois aparece como reagente na 1ª reação e como é produto na 2ª, não sendo consumido.

32 Ex.-2:Observe o gráfico da reação M + N T e responda. a) Qual a energia de ativação da reação com catalisador? b) Qual a variação de energia da reação? a) Eat = 10 Kcal b) H = - 20 Kcal.

33 Casa A Ex.:4 -Sobre catalisadores, são feitas as quatro afirmações seguintes. I - São substâncias que aumentam a velocidade de uma reação. II - Reduzem a energia de ativação da reação. III - As reações nas quais atuam não ocorreriam nas suas ausências. IV - Enzimas são catalisadores biológicos. Dentre estas afirmações, estão corretas, apenas: a) I e II. b) II e III. c) I, II e III. X d) I, II e IV. e) II, III e IV.

34 Aula 32 Ex.: 1) Para investigar a cinética da reação representada pela equação a seguir, foram realizados três experimentos, empregando comprimidos de antiácido efervescente, que contêm os dois reagentes no estado sólido. As reações foram iniciadas pela adição de iguais quantidades de água aos comprimidos, e suas velocidades foram estimadas observando-se o desprendimento de gás em cada experimento. O quadro a seguir resume as condições em que cada experimento foi realizado. Assinale a alternativa que apresenta os experimentos em ordem crescente de velocidade de reação. a) I, II, III. b) II, I, III. c) III, I, II. d) II, III, I. e) III = I, II. X

35 Aula 32 Casa A Ex.:3)O carvão é um combustível constituído de uma mistura de compostos ricos em carbono. A situação em que a forma de apresentação do combustível, do comburente e a temperatura utilizada favorecerão a combustão do carbono com maior velocidade é: a) Combustível - carvão em pedaços; Comburente - ar atmosférico; Temperatura 0 C. b) Combustível - carvão pulverizado; Comburente - ar atmosférico; Temperatura 30 C. c) Combustível - carvão em pedaços; Comburente - oxigênio puro; Temperatura 20 C. d) X Combustível - carvão pulverizado; Comburente - oxigênio puro; Temperatura 100 C. e) Combustível - carvão em pedaços; Comburente - oxigênio liquefeito; Temperatura 50 C.