Velocidade de reação. Química Geral. Prof. Edson Nossol

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1 Velocidade de reação Química Geral Prof. Edson Nossol Uberlândia, 02/12/2016

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3 Cinética química Estuda as velocidades das reações e os fatores que a influencia tempo

4 Termodinâmica x cinética G = H - T S G reação = G produtos - G reagentes < 0 Constante de equilíbrio (K) K = [Produtos] [Reagentes] G = - RT ln K G não dimensiona a velocidade

5 [Co(NH 3 ) 6 ] H [Co(H 2 0) 6 ] NH 4 + ΔG = -143 kj mol -1 e K = Determinante da velocidade da reação Fatores cinéticos Mecanismos Equações de velocidade v = k [reagentes]

6 Oxidação da glicose ou Termodinamicamente favorável. Estável/Instável: relacionado com a tendência termodinâmica em se decompor ( G) Lábil (rápido)/não-lábil (lento): relacionado com a velocidade com que essa tendência ocorre

7 Oxidação da glicose ou Termodinamicamente favorável. Fonte de energia Reação deve ser rápida Enzimas

8 Para 12,01 g de carbono (1 mol) C grafite é 2600 J mais estável que C diamante Cinética transformação não ocorre em velocidade apreciável

9 [NO] mol L -1 0,0288 0,0160 Velocidade média = variação da concentração variação do tempo Velocidade média = [NO] t Velocidade média = 0,0288 0,0160 mol L s = 1,24 x 10-4 mol L -1 s -1 tempo / s Velocidade média depende do intervalo de tempo escolhido

10 0,0326 0,0249 [NO] mol L -1 Velocidade = limite t 0 [NO] t + t - [NO] t instantânea t = d[no] dt Velocidade = 0,0326 0,0249 mol L s = 7,7 x 10-5 mol L -1 s -1 Velocidade instantânea no tempo de 0 s? tempo / s Velocidade inicial

11 Expressões de velocidade Podemos monitorar o aumento de NO e CO 2 ou a diminuição de NO 2 e CO velocidade = d[no 2 ] dt = d[co] d[no] dt dt = = d[co 2 ] dt Expressões gerais v =???

12 Expressões de velocidade Podemos monitorar o aumento de NO e CO 2 ou a diminuição de NO 2 e CO velocidade = d[no 2 ] dt = d[co] d[no] dt dt = = d[co 2 ] dt Expressões gerais v = velocidade = 1/2 d[hi] dt = d[h 2 ] dt = d[i 2 ] dt

13 Leis de velocidade Exprime a relação da velocidade de reação e a concentração, que se relacionam através de uma constante de proporcionalidade k. x e y são a ordem da reação VERDADES SOBRE as leis de velocidade 1) São baseadas em dados experimentais 2) Não são limitadas aos reagentes 3) Para k[a] x [B] y, x é a ordem em relação a [A] e y em relação a [B] x e y podem ser fração, inteiro, negativo ou positivo

14 Leis de velocidade Exprime a relação da velocidade de reação e a concentração, que se relacionam através de uma constante de proporcionalidade k. x e y são a ordem da reação VERDADES SOBRE as leis de velocidade 1) São baseadas em dados experimentais 2) Geralmente se referem aos reagentes 3) Para k[a] x [B] y, x é a ordem em relação a [A] e y em relação a [B] x e y podem ser fração, inteiro, negativo ou positivo

15 Efeito na velocidade m Ordem Velocidade = Operação (dobrar a concentração) 0 zero k sem efeito ½ meio k[a] 1/2 1,4x 1 primeira k[a] dobra 2 segunda k[a] 2 quadruplica -1 k[a] -1 metade -1/2 k[a] -1/2 0,7x

16 mol L -1 mol L -1 mol L -1 s -1 A partir dos valores mostrados na Tabela determine (a) a lei de velocidade, (b) a constante de velocidade e (c) a velocidade da reação quando [NO] = 12,0 x 10-3 mol L -1 e [H 2 ] = 6,0 x 10-3 mol L -1

17 A partir dos valores mostrados na Tabela determine (a) a lei de velocidade e (b) a constante de velocidade mol L -1 mol L -1 mol L -1 s -1

18 Velocidade de reação: Parte 2 Química Geral Prof. Edson Nossol Uberlândia, 02/12/2016

19 Relação concentração x tempo Reação de primeira ordem

20 Relação concentração x tempo Reação de primeira ordem

21 Relação concentração x tempo Reação de primeira ordem

22 Exemplo: a conversão em fase gasosa do ciclopropano em propeno é uma reação de primeira ordem com uma constante de velocidade de 6,7 x 10-4 s -1 a 500 C. (a) Se a concentração inicial do ciclopropano for de 0,25 mol L -1, qual será a sua concentração após 8,8 minutos? (b) Qual é o tempo (em minutos) necessário para que a concentração do ciclopropano diminua de 0,25 mol L -1 para 0,15 mol L -1? (c) Qual é o tempo necessário (em minutos) para a conversão de 74% do material de Partida?

23 Tempo de meia-vida: tempo necessário para que a concentração de um reagente diminua para metade de seu valor inicial *

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25 Dependência de k com a temperatura Moléculas devem colidir para reagirem O que ocorre com o número de colisões quando a concentração aumenta?

26 Dependência de k com a concentração Aumento da concentração Aumento das colisões

27 Dependência de k com a concentração

28 Se toda colisão resultasse em reação, todas as reações ocorreriam instantaneamente! Colisões devem ocorrer com energia cinética suficiente para quebrar as ligações! Energia de ativação: energia mínima necessária para o início da reação E a

29 Diagramas de energia potencial Complexo ativado H Exotérmica Endotérmica

30 E a temperatura?

31 E a temperatura? E c = ½ m v 2 T 1 < T 2

32 Relação velocidade x temperatura (equação de Arrhenius)

33 Exercício k (1/(mol L -1 ) 1/2. s

34 Exercício