BCL Transformações Químicas

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Derek Castanho Neto
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1 Transformações Químicas ANDERSON ORZARI RIBEIRO Bloco B, 10º andar - Sala

2 Transformações Químicas AULA 8 Cinética: leis de velocidade integradas no tempo 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 VELOCIDADE DAS REAÇÕES 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- ]

4 VELOCIDADE INTEGRADAS V, [ ], t

5 REAÇÃO DE PRIMEIRA ORDEM 2 H 2 O 2(l) 2 H 2 O (l) + O 2(g) v =- [H 2 O 2 ] t v = k.[h 2 O 2 ] m m = 1; k = 1, min -1, 20 o C Qual é a concentração de H 2 O 2 após exatamente 100 minutos se a concentração inicial for [H 2 O 2 ] = 0,020 mol.l [H 2 O 2 ] = k.[h 2 O 2 ] t - d[h 2 O 2 ] = k.[h 2 O 2 ] dt d[h 2 O 2 ] = - k.dt [H 2 O 2 ] ln [H 2 O 2 ] t = - k.t [H 2 O 2 ] 0

6 LEIS DE VELOCIDADE INTEGRADAS 2 H 2 O 2(l) 2 H 2 O (l) + O 2(g) Qual é a concentração de H 2 O 2 após exatamente 100 minutos se a concentração inicial H 2 O 2 de for [H 2 O 2 ] = 0,020 mol.l -1, a 20 oc, k = 1, min -1. ln [H 2 O 2 ] t = - k.t ln [H 2 O 2 ] t = 1, [H 2 O 2 ] 0 0,020 ln [H 2 O 2 ] t = 0,018 mol.l -1 REAÇÃO DE PRIMEIRA ORDEM R produtos ln [R] t = - k.t [R] 0

7 Meia-vida Meia-vida é o tempo que a concentração de um reagente leva para diminuir para a metade do seu valor inicial. Para um processo de primeira ordem, t ½ é o tempo gasto para [R] 0 alcançar ½[R] 0. ln [R] t = - k.t [R] 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.

8 Exerc: O mercúrio II é eliminado do organismo por um processo de primeira ordem, que tem meia-vida de 6 dias (6 d). Uma família de agricultores ingeriu mercúrio II acidentalmente ao alimentar-se com grãos contaminados. Que percentagem de mercúrio II permanece no organismo após 30 dias, se medidas terapêuticas não forem tomadas? ,5 6,25 3,125 X t = 0 X/2 t = 6 dias X/4 t = 12 dias X/8 t = 18 dias X/16 t = 24 dias X/32 t = 30 dias 0,03125.X 3,125% de X ln [R] t = - k.t [R] 0

9 LEIS DE VELOCIDADE INTEGRADAS REAÇÃO DE SEGUNDA ORDEM R produtos - [R] = k.[r] 2 t - d[r] = k.[r] 2 dt - d[r] = - k.dt [R] 2 1 R t 1 [R] o = k. t Considere: 2 HI (g) H 2(g) + I 2(g), onde k = 30,0 L.mol -1.min -1 a 443 o C. Qual é o tempo necessário para que a concentração de HI diminua de 0,010 mol.l -1 a 0,005 mol.l -1 a 443 o C? t = 3,3 min

10 LEIS DE VELOCIDADE INTEGRADAS REAÇÃO DE ORDEM ZERO 2 NH 3(g) N 2(g) + 3 H 2(g) Os experimentos mostram que a decomposição ocorre com velocidade constante até toda a amônia ter desaparecido. Sua velocidade é, portanto, independente da concentração de NH 3. R produtos [R] o [R] t = k.t - [R] = k.[r] 0 t Qual é a constante de velocidade para a decomposição da amônia se experimentalmente observou-se que sua concentração diminui de 1,29 mmol.l. -1 a 0,540 mmol.l -1 em 500 segundos a 856 o C sobre uma superfície metálica?

11 LEIS DE VELOCIDADE INTEGRADAS: GRÁFICOS ORDEM ZERO PRIMEIRA ORDEM SEGUNDA ORDEM [R] o [R] t = k.t [R] t = [R] o k.t y a bx ln [R] t = - k.t [R] 0 1 R t 1 [R] o = k. t ln [R] t = ln [R] o k.t 1 R t = 1 [R] o + k. t y a bx y a bx

12 ORDEM ZERO PRIMEIRA ORDEM SEGUNDA ORDEM [R] t = [R] o k.t ln [R] t = ln [R] o k.t 1 = 1 + k. t R t [R] o y a bx y a bx y a bx 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 Exercícios Quando o ciclo-propano (C 3 H 6 ) é aquecido a 500 C, ele se transforma no isômero propeno. Os dados da tabela mostram as concentrações de ciclo-propano, medidas em vários instantes diferentes, após o início da reação. t (min) Concentração de C 3 H 6 (mol/l -1 ) 0 1,50 x ,24 x ,00 x ,83 x 10-3 ln = -6,50 ln = -6,70 ln = -6,90 ln = -7,10 a) Confirme que essa reação é de primeira ordem em relação ao C 3 H 6 a) Calcule a constante de velocidade. ln [R] t = ln [R] o k.t -7,02 = -6,56 k.11,6 k = 0,03965 L.mol -1.min -1 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 Exercícios: Quando a concentração de 2-bromo-2-metil-propano (C 4 H 9 Br) dobra, a velocidade da reação: C 4 H 9 Br (aq) + OH - (aq) C 4 H 9 OH (aq) aumenta 2 vezes. Quando as concentrações de C 4 H 9 Br e OH - dobram, a velocidade da reação aumenta duas vezes. Quais são (a) a ordem dos reagentes (b) a ordem total da reação

15 Exercícios: Quatro experimentos foram realizados para descobrir como a velocidade inicial de consumo de íons BrO 3 - varia na reação: BrO 3 - (aq) + 5 Br - (aq) + 6 H 3 O + (aq) 3 Br 2(aq) + 9 H 2 O (l) Exp [BrO 3 -] [Br - ] [H 3 O + ] Veloc. Inicial 1 0,10 0,10 0,10 1,2 x ,20 0,10 0,10 2,4 x ,10 0,30 0,10 3,5 x ,20 0,10 0,20 9,7 x 10-3 (a) Use os dados experimentais da tabela a seguir para determinar a ordem da reação para cada reagente e a ordem total (b) Escreva a lei da velocidade de reação e determine o valor de k.

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