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Malu Cavalheiro Pais
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1 Transformações Químicas ANDERSON ORZARI RIBEIRO Bloco B, 10º andar - Sala

2 BC 0307 Transformações Químicas AULA 8 Cinética: leis de velocidade, ordem de reação e sua relação com o mecanismo CAPÍTULO 13 Peter Atkins, Loretta Jones, Princípios de Química - Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente, 3 ed., Porto Alegre: Bookman, EXERCÍCIOS: 3.1 a 3.23

3 Átomos/Íons Molécula Aglomerados Reação + +

4 Velocidade de Reações Cinética Química (capítulo 13 Atkins) 2 H 2 O 2(l) 2 H 2 O (l) + O 2(g) Qual é a velocidade média de decomposição da H 2 O 2? Qual é a velocidade média da formação do O 2? A velocidade é a mesma durante toda reação? Velocidade média de uma reação é a variação da concentração de um dos reagentes (ou de um dos produtos) durante um intervalo de tempo. Figuras e Tabelas reitradas de: Peter Atkins and Loretta Jones, Chemical Principles:The Quest for Insight, 3 th Ed, 2004, W. H. Freeman & Company.

5 Velocidade Média das reações Existem duas maneiras de medir a velocidade da reação A B a velocidade na qual os produtos são formados; a velocidade na qual os reagentes são consumidos. Representação que significa: concentração do reagente A (mol.l -1.) B [B]

6 Exemplo: Suponha que estamos estudando a reação: 2 HI (l) H 2(g) + I 2(g) e que descobrimos que, no intervalo de tempo de 10 s, a concentração de HI decresceu de 4,00 mol/l para 3,00 mol/l. Qual é a velocidade média da reação? Vel. Média = V m = - (3,00-4,00) (mol HI. L -1 ) 10 (s) V m = 0,1(mol HI.L -1.s -1 )

7 Velocidade Média das reações Na reação: 2 HI (g) H 2(g) + I 2(g) no intervalo de tempo de 10 s, a concentração de HI decresceu de 4,00 mol/l para 3,00 mol/l. Qual é a velocidade média da reação? Qual a velocidade média de formação de H 2?

8 Velocidade Média das reações Na reação: 2 HI (g) H 2(g) + I 2(g) no intervalo de tempo de 10 s, a concentração de HI decresceu de 4,00 mol/l para 3,00 mol/l. Vel. Média de decomposição de HI = 0,10 (mol.l -1.s -1 ) Vel. Média de formação de H 2 = 0,05 (mol.l -1.s -1 ) Vel. Média de formação de I 2 = 0,05(mol.L -1.s -1 )

9 Modelo de colisão: A maior parte das reações se torna mais rápida à medida que a temperatura aumenta e que a concentração dos reagentes aumenta. O modelo de colisão: para que as moléculas reajam, elas devem colidir. Quanto maior o número de colisões, maior a velocidade. Quanto maior a temperatura, maior o número de colisões. Quanto mais moléculas estiverem presentes, maior a probabilidade de colisão. Quanto mais orientadas forem as colisões, maior a velocidade da reação Figuras e Tabelas reitradas de: Peter Atkins and Loretta Jones, Chemical Principles:The Quest for Insight, 3 th Ed, 2004, W. H. Freeman & Company.

10 Velocidade de Reações Cinética Química Existem quatro fatores importantes que afetam as velocidades das reações: o estado físico do reagente (superfície de contato), as concentrações dos reagentes, a temperatura a presença de um catalisador. Figuras e Tabelas reitradas de: Peter Atkins and Loretta Jones, Chemical Principles:The Quest for Insight, 3 th Ed, 2004, W. H. Freeman & Company.

11 Exercício

12 VELOCIDADE INSTANTÂNEA C 4 H 9 Cl (aq) + H 2 O (l) C 4 H 9 OH (aq) + HCl (aq) A velocidade instantânea é dada pela derivada da curva no ponto a ser encontrado v inst d[ A] dt y x y x 0 0 Figuras e Tabelas reitradas de: Peter Atkins and Loretta Jones, Chemical Principles:The Quest for Insight, 3 th Ed, 2004, W. H. Freeman & Company.

13 VELOCIDADE DAS REAÇÕES C 4 H 9 Cl (aq) + H 2 O (l) C 4 H 9 OH (aq) + HCl (aq) Velocidade Concentração do Reagente Velocidade = k. [reagentes] n Velocidade = k. [C 4 H 9 Cl] m [H 2 O] n Figuras e Tabelas reitradas de: Peter Atkins and Loretta Jones, Chemical Principles:The Quest for Insight, 3 th Ed, 2004, W. H. Freeman & Company.

14 VELOCIDADE DAS REAÇÕES Exemplo: NH 4 + (aq) + NO 2 - (aq) N 2(g) + 2H 2 O (l) Velocidade = k. [NH 4+ ] m [NO 2- ] n m = 1 n = 1 Velocidade = k. [NH 4+ ][NO 2- ] Figuras e Tabelas reitradas de: Peter Atkins and Loretta Jones, Chemical Principles:The Quest for Insight, 3 th Ed, 2004, W. H. Freeman & Company.

15 ORDEM DE REAÇÃO Para o reação geral abaixo, envolvendo A e B como reagentes: A + B Produtos A ordem de reação (OR) é a soma dos expoentes da equação de velocidade: v = k [A] x [B] y (OR) = x + y A ordem de reação pode ser inteira ou fracionária. Seu valor é obtido por meio de reações químicas executadas em laboratório, ou seja, é um parâmetro empírico.

16 Exemplos: A produtos A + B produtos A produtos v k[a] v k[ A][ B] 2 v k[a] 1a. Ordem Ordem 1 com relação a A 2a. Ordem Ordem 2, sendo 1 com relação a A e 1 com relação a B 2a. Ordem Ordem 2 com relação a A k representa as constantes de velocidade Os expoentes das expressões cinéticas representam as ordens de reação

17 Figuras e Tabelas reitradas de: Peter Atkins and Loretta Jones, Chemical Principles:The Quest for Insight, 3 th Ed, 2004, W. H. Freeman & Company.

18 Exercício: Considere a reação: 2 NO (g) + O 2(g) 2 NO 2(g) Ao dobrarmos a concentração de NO, a velocidade da reação aumenta 4 vezes. Ao dobrarmos as concentrações de NO e de O 2, a velocidade aumenta 8 vezes. Quais são: (a) a ordem dos reagentes (b) a ordem total da reação

20 Exercício: A velocidade inicial de uma reação A + B C foi medida para várias concentrações iniciais diferentes de A e B, e os resultados são como seguem: N Exp. [A] (mol/l) [B] (mol/l) Veloc. Inicial (mol/l.s) 1 0,100 0,100 4,0 x ,100 0,200 4,0 x ,200 0,100 16,0 x 10-5 Usando esses dados, determine (a) a lei da velocidade para a reação (b) a magnitude da constante de reação (c) a velocidade de reação quando [A] = 0,050 mol/l e [B] = 0,100 mol/l.

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