LEI DE VELOCIDADE NH 4. (aq) + NO 2- (aq) N 2 (g) + 2 H 2 O (l) Consideremos a reacção. Equação de velocidade ou Lei cinética da reação:

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1 LEI DE VELOCIDADE Consideremos a reacção NH 4 + (aq) + NO 2- (aq) N 2 (g) + 2 H 2 O (l) Equação de velocidade ou Lei cinética da reação: onde k é a constante de velocidade da reação.

2 Utilidade das equações cinéticas 1- Calcular a velocidade de uma reação a partir do conhecimento da constante de velocidade e das concentrações de reagentes; 2- Calcular a concentração de reagentes em qualquer instante durante o decorrer de uma reação.

3 Ordem de reação Consideremos a reação geral: aa + bb cc + dd A equação da velocidade assume a forma: Velocidade = k[a] x [B] y x e y ordem de uma reação; x é a ordem de A e y é a ordem de B. A reação tem ordem global x+y Chama-se ordem de uma reação (ordem global) à soma dos valores das potências a que as concentrações de reagentes se encontram elevadas a equação cinética da reação Uma reação pode ser de ordem zero, 1 (1.ª ordem), 2 (2.ª ordem), etc.

4 Uma reação é de: ORDEM DE REAÇÃO e CONCENTRAÇÃO o ordem zero em relação a um reagente se a alteração da concentração desse reagente não causa alteração à sua velocidade. o primeira ordem em relação a um reagente se, duplicar a concentração, duplica a velocidade da reação também. o é de ordem n em relação a um reagente se, duplicar a concentração aumenta de 2 n a velocidade da reação.

5 Reações de ordem zero Reações de ordem zero são raras. As reações de primeira e de segunda ordem são os tipos mais comuns de reações. A equação cinética é: velocidade = k[a] 0 =k d A A velocidade de k uma reação de ordem zero é dt constante e independente das concentrações de reagentes.

6 Reações de 1ª ordem Uma reação de primeira ordem é uma reação cuja velocidade depende da concentração de reagente elevada à potência unitária. produto A

7 Comportamentos característicos de uma reação de primeira ordem a) Diminuição da concentração do reagente com o tempo. b) Utilização da representação gráfica da relação linear de ln[a] em função do tempo para calcular a constante de velocidade. 7

8 Reações de 1ª ordem A produto velocidade A t velocidade k[ A]

9 REAÇÕES DE 2ª ORDEM É a reação cuja velocidade depende da concentração de reagente elevada ao quadrado ou de concentrações de dois reagentes diferentes, cada um deles elevada à unidade. 1º Caso: A produto 2º Caso: A + B produto

10 REAÇÕES DE 2ª ORDEM 1º Caso: A produto velocidade velocidade k t A 2 A 2º Caso: A + B produto velocidade velocidade k A B t A B t

11 Resumo da cinética de reações de ordem zero, 1ª ordem e 2ª ordem Ordem Equação cinética 0 Velocidade =k 1 Velocidade = k [A] 2 Velocidade = k [A] 2

12 Temperatura Concentração Pressão Área de contato

13 A superfície de contato de uma reação indica a área de contato entre reagentes.

14 Quanto maior esta área, mais efetiva é a reação. Logo, os reagentes em pó (ou diluídos) reagem mais efetivamente que os na forma maciça.

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19 Para a maioria das reações, a velocidade aumenta com um aumento da temperatura.

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21 Para reagentes gasosos, o aumento da pressão provoca o aumento da superfície de contato pois aumenta o número de moléculas reagentes por unidade de volume. Isso tem por conseqüência o aumento da velocidade. A pressão não tem efeito sobre reagentes sólidos ou em solução.

22 Um catalisador não é consumido durante essa reação.

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24 Conversores Catalíticos Recolha de gases de escape Tubo de escape Extremidade do tubo de escape Compressor de ar: fonte de ar secundário Conversores Catalíticos CO + Hidrocarbonetos que não sofreram combustão + O 2 Conversor Catalítico CO 2 + H 2 O Conversor 2NO + 2NO 2 2N 2 + 3O 2 catalítico

25 CATÁLISE HETEROGÉNEA Processo Haber (produz NH3) A síntese de Haber do amoníaco N 2 (g) + 3H 2 (g) Fe/Al 2 O 3 /K 2 O catalisador 2NH 3 (g)

26 PROCESSO DE OSTWALD (produz HNO3) Pt-Rh catalisadores Usados no processo de Ostwald 4NH 3 (g) + 5O 2 (g) Catalisador de platina-ródio 4NO (g) + 6H 2 O (g) 2NO (g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) + H 2 O (l) 2NO 2 (g) HNO 2 (aq) + HNO 3 (aq)

27 Quando um dos produtos da reação atua como catalisador. No início, a reação é lenta e, à medida que o catalisador (produto) vai se formando, sua velocidade vai aumentando.

28 Catálise Enzimática As enzimas são catalisadores biológicos. As enzimas atuam apenas sobre moléculas especificas, chamadas substratos (ou seja, reagentes), deixando inalterado o resto do sistema. Uma enzima é tipicamente uma proteína de dimensões elevadas que contém um ou mais centros activos. É nesses centros que ocorrem as interacções com as moléculas de substrato. Estes centros activos têm estruturas compatíveis apenas com certas moléculas com uma relação topológica semelhante à que existe entre uma chave e a respectiva fechadura. E + S ES k ES P + E

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31 CINÉTICA QUÍMICA

32 O QUE SE FAZ NO DIA A DIA PARA DIMINUIR A VELOCIDADE DAS REACÇÕES QUÍMICAS??

33 O que fazer para conservar os alimentos durante mais tempo? Colocam-se no frigorífico, uma vez que a temperatura elevada é um dos factores que aumenta a velocidade de reacção.

34 Como é que antigamente se conservavam os alimentos, se não existiam frigoríficos? A salga foi um dos primeiros processos de conservar os alimentos, nomeadamente peixe e carne. O sal funciona como inibidor diminui a velocidade de reacção.

35 Alguma vez pensaste porque é que os chouriços são defumados? A substância química formaldeído, libertada no fumo, mata muitas bactérias que iriam degradar mais rapidamente o alimento.

36 As garrafas de vinho são fechadas com rolha e lacre. Porquê? O lacre nas rolhas das garrafas de vinho, isola mais o vinho do contacto com o ar, que o iria oxidar mais rapidamente.

37 Alguma vez reparaste nas embalagens do café? Há alimentos, como o café, que são guardados no vácuo, o oxigénio do ar faria com que a sua degradação fosse mais rápida.

38 Já reparaste que ao abrir uma lata de salsichas, a lata dá um estalido? Antes de a lata ser hermeticamente fechada, o alimento é por vezes aquecido para retirar o ar que iria favorecer a sua oxidação. Também lhe são adicionados antioxidantes.

39 Já pensaste porque é que os vinhos estão guardados nas caves? Os vinhos conservam-se melhor em locais frescos e escuros.

40 Quando fazes um sumo de laranja deves bebê-lo de imediato ou deves deixar ao ar durante algum tempo?? A vitamina C degrada-se facilmente por acção da luz e do ar; daí devermos beber um sumo de laranja logo após a sua preparação.

41 Porque é que a manteiga não deve ser deixada ao ar? A manteiga exposta ao ar e ao calor rança, pois o oxigénio do ar provoca a degradação das gorduras. O frio e antioxidantes, como a vitamina C e E ajudam a retardar estas reacções.

42 Porque é que não deves picar a carne para guardar no frigorífico? A carne depois de picada deteriora-se mais rapidamente, mesmo no frigorífico. A velocidade de reacção aumenta quando o estado de divisão aumenta.

43 Quando tens de acender uma fogueira porque é que não usas os troncos maiores e mais grossos? Numa fogueira, os troncos mais grossos demoram mais tempo a arder. Quanto mais pequenos forem os troncos mais depressa ardem!

44 Porque será que para fazer compota é necessário tanto açucar? O açucar actua como conservante em compotas e xaropes.

45 Porque é que os pickles têm um sabor tão forte? Porque são postos em vinagre. O vinagre mata ou inibe o crescimento de bactérias que iriam degradar o alimento.