Química Geral e Inorgânica. QGI0001 Eng a. de Produção e Sistemas Prof a. Dr a. Carla Dalmolin. Cinética Química
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- Silvana Schmidt Padilha
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1 Química Geral e Inorgânica QGI0001 Eng a. de Produção e Sistemas Prof a. Dr a. Carla Dalmolin Cinética Química
2 Cinética Química É a área da química que está preocupada com a velocidade das reações químicas. Relacionada com a rapidez com que um medicamento é capaz de agir Considera os fatores que controlam essa velocidade Velocidade média de reação: representa a variação na quantidade de um reagente ou produto num intervalo de tempo Dada a reação : A B [ A] Velocidade média em relação a A: v t [ B] Velocidade média em relação a B: v t Unidade: mol/l.s
3 Lei da Velocidade As concentrações dos reagentes ou produtos são determinadas a qualquer momento durante o curso da reação por equações. Um modo de estudar a velocidade é determinar como a velocidade inicial da reação depende das concentrações iniciais dos reagentes. A equação que relaciona a velocidade de uma reação com a concentração dos reagentes é a Lei de Velocidade da Reação A Lei de Velocidade de uma reação depende da ordem da reação A ordem e a lei de velocidade de uma reação depende do mecanismo da reação
4 Lei da Velocidade a A + b B c C + d D v = k [A] n. [B] m Onde: k = constante de velocidade a uma dada temperatura n = ordem da reação em relação a A m = ordem da reação em relação a B OBS: em reações elementares n = a e m = b V = K [A] a. [B] b
5 Reações de Primeira Ordem A Lei de Velocidade depende da concentração de apenas um dos reagentes, elevado a primeira potência v = k. [A] 1 A constante de velocidade, nesse caso, pode ser determinada Vizinhança experimentalmente através da concentração inicial do reagente [A] 0 e o tempo decorrido para a reação acontecer: [ A] t [ A] 0e kt ou [ A] t ln [ A] ln[ A] t 0 kt ln[ A] 0 kt
6 Método Gráfico Ex.: C 2 H 6 2 CH 3 v = k[c 2 H 6 ] [C 2 H 6 ] t (min) 1, , , , ln[ A] t ln[ A] 0 kt Coeficiente linear Coeficiente angular ( 7,02) ( 6,56) Inclinação 13,3 1,7 k Inclinação ( 0,040) 0,040 0,040
7 Reações de Segunda Ordem A Lei de Velocidade depende da concentração de um dos reagentes, elevado a segunda potência v = k. [A] 2 Ou da concentração dos dois reagentes elevadas a primeira potencia v = k.[a].[b] [ 1 ] A t kt 1 [ A ] 0 Coeficiente angular Coeficiente linear
8 Teoria das Colisões PARA HAVER REAÇÃO É NECESSARIO QUE: 1. AS MOLÉCULAS DOS REAGENTES COLIDAM ENTRE SI; 2. A COLISÃO OCORRA COM GEOMETRIA FAVORÁVEL À FORMAÇÃO DO COMPLEXO ATIVADO; 3. A ENERGIA DAS MOLÉCULAS QUE COLIDEM ENTRE SI SEJA IGUAL OU SUPERIOR À ENERGIA DE ATIVAÇÃO. HI HI I 2 H 2 I 2 H 2
9 Mecanismo de Reação Segundo a Teoria das Colisões, para que uma reação ocorra, as moléculas devem se chocar, formando espécies intermediárias, que em seguida geram produtos. Cada etapa de colisão e formação de intermediário é uma etapas elementares O conjunto das estapas elementares até a formação total do produto da reação é o mecanismo de reação HI HI I 2 H 2 I 2 H 2 Etapa 1: I 2 + H 2 H 2 I 2 Etapa 2: H 2 I 2 2 HI Reação total: I 2 + H 2 2 HI Mecanismo da Reação
10 Molecularidade Número de moléculas que participam como reagentes numa etapa elementar Processo unimolecular: A produtos Processo bimolecular: A + B produtos A ordem de uma etapa elementar é igual a sua molecularidade! Processo unimolecular: v = k[a] Processo bimolecular: v = k[a][b] Em mecanismos com várias etapas, a velocidade da reação total é determinada pela velocidade da etapa mais lenta Etapa determinante da reação A etapa determinante da velocidade governa a Lei de Velocidade para a reação como um todo
11 Etapa Determinante de Velocidade ETAPA 1: NO 2 (g) + NO 2 (g) NO 3 (g) + NO(g) (LENTA) v = k.[no 2 ] 2 ETAPA 2: NO 3 (g) + CO(g) NO 2 (g) + CO 2 (g) (RÁPIDA) v = k.[no3].[co] Reação Total: NO 2 (g) + CO(g) NO(g) + CO 2 (g) v = k.[no 2 ] 2
12 Fatores que Afetam a Velocidade Baseando-se na Teoria das Colisões, há vários fatores que podem afetar as velocidades das reações químicas: Existem quatro fatores responsáveis para que ocorra variação das velocidades de reações: 1. O ESTADO FÍSICO DOS REAGENES; 2. AS CONCENTRAÇÕES DOS REAGENTES; 3. A TEMPERATURA NA QUAL A REAÇÃO OCORRE; 4. A PRESENÇA DE UM CATALISADOR.
13 Superfície de Contato Quanto maior o grau de dispersão de um sólido, maior será sua superfície e maior será a velocidade da reação na qual ele é o reagente. Fe(prego) + H 2 SO 4 (aq) FeSO 4 (aq) + H 2 (g) (v 1 ) Fe(limalha) + H 2 SO 4 (aq) FeSO 4 (aq) + H 2 (g) (v 2 ) Na segunda reação, a área de contato é maior! Portanto: v 2 > v 1
14 Temperatura Energia de Ativação Energia cinética mínima que propicie a ruptura das ligações entre os realgentes e formação de novas ligações nos produtos. Quanto maior a Ea, a reação é mais lenta Complexo Ativado Estrutura intermediária entre os reagentes e os produtos Temperatura Energia Cinética Velocidade
15 Espécies capazes de diminuir a energia de ativação para a formação do complexo ativado. Características: Catalisadores Aumentam a velocidade da reação Não são consumidos podem ser usados em pequenas quantidades Seu efeito pode ser reduzido pela presença de inibidores / venenos Catálise homogênea: ocorre em solução (1 fase) Catálise heterogênea: o catalisador e as espécies que participam da reação encontram-se em fases diferentes
16 Catalisadores
17 Exemplo Formação do SO 3 na ausência de catalisador: Mecanismo com catalisador: SO 2 (g) + ½ O 2 (g) SO 3 (g) E a = 240 kj/mol SO 2 + NO 2 SO 3 + NO E 1 (consumo catalisador) NO + ½ O 2 NO 2 E 2 (regeneração catalisador) REAÇÃO GLOBAL: SO 2 (g) + ½ O 2 (g) SO 3 (g) E a = 110 kj/mol
18 Enzimas Proteínas que atuam como catalisador em reações biológicas. Caracterizam-se pela ação específica e pela grande atividade catalítica. Apresentam uma temperatura ótima, geralmente ao redor de 37 C, na qual tem o máximo de atividade catalítica.
19 Inibidores Impedem a ação do catalisador. Veneno do catalisador
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Conteúdo 14 Cinética Química CINÉTICA QUÍMICA É à parte da química que estuda a maior ou menor rapidez com que uma reação química ocorre e os fatores que a influenciam. Este estudo é importante para o
CINÉTICA QUÍMICA. Obs.: a variação da quantidade deverá ser sempre um valor positivo, então ela deverá ser em módulo. 1.
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Vm A = [A] t. Vm B = [B] t. Vm C = [C] t. Vm = Vm A = Vm B = Vm C a b c. 1
I. INTRODUÇÃO É à parte da química que estuda a maior ou menor rapidez com que uma reação química ocorre e os fatores que a influenciam. Este estudo é importante para o nosso dia-a-dia, pois explica alguns
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PAG Química Cinética 1.
1. 2. 3. errata: a reação é em mais de uma etapa, os gráficos devem apresentar pelo menos duas!! 4. 5. Explique se cada uma das alternativas abaixo é correta ou não, para reações químicas que ocorrem
Concentração dos reagentes Quanto maior a concentração dos reagentes, maior a velocidade da reação.
Setor 3306 Aula 20 Lei da velocidade das reações Complemento. As reações químicas podem ocorrer nas mais diferentes velocidades. Existem reações tão lentas que levam milhares de anos para ocorrer, como
Cinética Química. c) A opção (C) está correta. B 3+ e B 4+ não aparecem na reação global, portanto, são intermediários da reação.
Capítulo 6 Cinética Química 1. (ITA) Considere o seguinte mecanismo de reação genérica: A 4+ + B 2+ A 3+ + B 3+ (etapa lenta) A 4+ + B 3+ A 3+ + B 4+ (etapa rápida) C + + B 4+ C 3+ + B 2+ (etapa rápida)
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ÍNDICE Prefácio... 3 1. INTRODUÇÃO... 7 1.1. Dificuldades iniciais no desenvolvimento da Cinética Química no séc. XX... 8 1.2. A Cinética Química actual... 12 2. LEIS DE VELOCIDADE DE REACÇÃO... 27 2.1.
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