Prof. Msc.. João Neto

Cinética Química Prof. Msc.. João Neto

CINÉTICA QUÍMICA é a parte da Química que estuda a velocidade ou rapidez das reações. Prof. Msc. João Neto

Produtos (Formados) A + B AB Reagentes (Consumidos) Prof. Msc. João Neto 3

A + B AB Colocamos A e B em contato. Eles reagem para produzir AB. A velocidade com que esta reação ocorre é notada pelo tempo com que A e B desaparecem,, ou o tempo com que AB aparece. Uma reação será rápida quando os produtos se formarem depressa e será lenta se esse processo demorar para acontecer. Deve-se notar que A e B devem ser consumidos no mesmo tempo em que AB se forma, portanto podemos expressar a velocidade da reação em termos do consumo dos reagentes ou do aparecimento dos produtos. Prof. Msc. João Neto 4

A velocidade média m da reação é a relação entre a quantidade consumida ou produzida e o intervalo de tempo gasto para que isso ocorra. m n v m ; v m t t [ ] v m ; v m t t Prof. Msc. João Neto 5

A + B X Tempo (min) 0 [A] mol/l 1 [B] mol/l [X] mol/l 0 5 10 15 0 5 0,6 0,4 0,3 0,3 0,3 1, 0,8 0,6 0,6 0,6 0,4 0,6 0,7 0,7 0,7 Prof. Msc. João Neto 6

A + B X Tempo (min) [A] mol/l [B] mol/l [X] mol/l 0 1 0 5 0,6 1, 0,4 m m m 0 5 0 5 0 5 [ A] t m 0,08 mol. L 0 5 0,6 1,0 5 0 m 0 5 [ A] t 1. min 1 final final [ A] t inicial inicial mol 0,08 L min Prof. Msc. João Neto 7

A + B X Tempo (min) [A] mol/l [B] mol/l [X] mol/l 0 1 0 5 0,6 1, 0,4 m m m 0 5 0 5 0 5 [ B] t,0 5 1, 0 m 0,16 mol. L 0 5 m 0 5 1. min [ B] t mol 0,16 L min 1 final final [ B] t inicial inicial Prof. Msc. João Neto 8

A + B X Tempo (min) [A] mol/l [B] mol/l [X] mol/l 0 1 0 5 0,6 1, 0,4 m m m 0 5 0 5 0 5 [ X] t 0,4 0 5 0 m 0,08 mol. L 0 5 m 0 5 1. min [ X] t 1 final final [ X] t inicial mol 0,08 L min inicial Prof. Msc. João Neto 9

A + B X 0 a 5 minutos A m -0,08 mol.l -1.min -1 Sinal negativo indica que a substância está sendo consumida. O correto é trabalhar com a velocidade em módulo no reagente. B m -0,16 mol.l -1.min -1 X m 0,08 mol.l -1.min -1 Prof. Msc. João Neto 10

Qual a velocidade da reação A + B X? Prof. Msc. João Neto 11

Prof. Msc. João Neto Prof. Msc. João Neto 1 1 t ] [ t 3 ] [ t 1 ] [ v 3 m Reação NH H N A + B A + B X N + 3H + 3H NH NH 3 t 1 ] [ t ] [ t 1 ] [ v Reação m X B A

Gráfico de elocidade: Os reagentes são consumidos durante a reação e a sua quantidade diminui com a variação do tempo, enquanto os produtos são formados e suas quantidades aumentam tempo. com o Prof. Msc. João Neto 13

A + B X 1,6 1, 0,8 1 1, 0,6 0,8 0,6 0,7 0,7 0,7 0,6 0,6 0,6 [A] [B] [C] 0,4 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0 0 0 5 10 15 0 5 Prof. Msc. João Neto 14

elocidade instantânea Prof. Msc. João Neto 15

Trace uma tangente à curva pelo ponto P. Prof. Msc. João Neto 16

Escolha sobre a tangente dois pontos A e B. No triângulo retângulo ABC, a tangente trigonométrica do ângulo α é dada por: Prof. Msc. João Neto 17

Prof. Msc. João Neto 18

Exercícios cios Prof. Msc. João Neto 19

Exercícios cios 1-Em apenas 5 milésimos de segundo, o gás nitrogênio é capaz de encher um airbag de 70 litros. Esse gás é produzido pela decomposição de um sal extremamente venenoso se ingerido chamado azoteto de sódio: NaN 3 Na +3N (Dados: volume molar do N, nas condições internas do air-bag: 5 L/mol; massa molar do NaN 3 : 65 g/mol) Prof. Msc. João Neto 0

NaN 3 Na +3N a)calcule a velocidade média dessa reação, em litros de N, por segundo. 70 L de N ----------- 0.05 s v ----------------- 1.0 s v 800 L de N Prof. Msc. João Neto 1

NaN 3 Na +3N b)calcule a velocidade média dessa reação, em mol de Na por minuto. Na--------------3N mol-------------3x5l x----------------800l x74,66 mol 74,66 mol de Na --------1 s y--------------------60 s (1 min) y4479,6 mol de Na/min Prof. Msc. João Neto

NaN 3 Na +3N c)calcule a velocidade média dessa reação, em gramas de NaN 3 por hora. NaN 3 --------------------3N mol de NaN 3 -------------3 mol de N x65g------------------3x5l z----------------------800l z 4853,33 g de NaN 3 4853,33 g de NaN 3 -----------1 s w-------------------3600 s (1h) w 17.471.988 g de NaN 3 /h Prof. Msc. João Neto 3

-(UFPE) Uma boca de fogão a gás queima 5 L de butano (C 4 H 10 ) por hora. Qual a velocidade da produção de gás carbônico nessa reação em L/hora, nas mesmas condições de temperatura e pressão? C 4 H 10 + 13 / O 4CO + 5H O 1 mol ------------------4 mol 1 L ---------------------4 L 5 L ----------------------x x 0 L Lei de Gay- Lussac Prof. Msc. João Neto 4

3-(unesp) A decomposição de N O 5 em fase gasosa para formar NO e O está ocorrendo com o consumo de 3 mol de N O 5 por minuto. A velocidade de produção de NO na reação é: a)3 mol/minuto b)4 mol/minuto c)6 mol/minuto d)9 mol/minuto e)1 mol/minuto N O 5 4NO + 1O mol -------4 mol 3 mol -------x x6 mol X6 mol/min Prof. Msc. João Neto 5

4-(Fuvest-SP) O seguinte gráfico refere-se ao estudo cinético de uma reação química: a) lenta. b) explosiva. c) reversível. d) endotérmica. e) de oxidorredução. Como ocorre aumento muito grande da velocidade no mesmo instante, isso mostra que a reação tem velocidade muito alta. Alternativa b Prof. Msc. João Neto 6

5-(Fuvest-SP) O gráfico mostrado a seguir foi construído com dados obtidos no estudo da decomposição de iodeto de hidrogênio, à temperatura constante. Em qual dos quatros trechos assinalados na curva, a reação ocorre com maior velocidade média? Prof. Msc. João Neto 7

Observando os intervalos de tempo e quantidade de Hl consumido no gráfico seguinte: percebemos que a quantidade de Hl é praticamente constante e t I < t II < t III < t I v v I Quantidade tempo v > v Q t > v II III > v I Prof. Msc. João Neto 8

6-(Unicamp-SP) Numa reação que ocorre em solução (reação I), há o desprendimento de oxigênio, e a sua velocidade pode ser medida pelo volume de O (g) (desprendido). Uma outra reação (reação II) ocorre nas mesmas condições, porém consumindo O (g), e esse consumo mede a velocidade dessa reação. O gráfico representa os resultados referentes às duas reações: Considerando as duas horas iniciais, qual das reações tem velocidade maior? Justifique a resposta. Prof. Msc. João Neto 9

Prof. Msc. João Neto Prof. Msc. João Neto 30 30 II I II II I I I I m m m m m m inicial final inicial final m m hora arbitrárias unidades hora arbitrárias unidades t t t 1 0 4 1 0 0 ] [ ] [

7-(UFPI) O dióxido de nitrogênio NO é um gás tóxico, pois sua inalação provoca irritação nas vias respiratórias. Analise os resultados expressos no gráfico a seguir e a reação de sua obtenção a partir do pentóxido de nitrogênio N O 5 na temperatura de 308 K. e, em seguida, marque a alternativa correta. N O 5 4NO + O Prof. Msc. João Neto 31

N O 5 4NO + O a)nos momentos iniciais, a velocidade de formação do NO é maior que a do O ; b)a velocidade de formação do NO é duas vezes a velocidade de formação do O ; c)a velocidade de decomposição do N O 5 é a metade da velocidade de formação do O ; d)no tempo de 4x10 3 s, a velocidade de decomposição do N O 5 é maior que a de formação do NO ; e)no tempo de zero a x10 3 s, a velocidade de formação do O é maior que a formação do NO Prof. Msc. João Neto 3

N O 5 4NO + O Nos primeiros 4x10 3 s, por exemplo, há maior produção de NO ou seja:,x10-3 mol de NO /L, enquanto apenas 0,5x10-3 mol de O /L foi formado. Alternativa a a)nos momentos iniciais, a velocidade de formação do NO é maior que a do O ; b)a velocidade de formação do NO é duas vezes a velocidade de formação do O ; c)a velocidade de decomposição do N O 5 é a metade da velocidade de formação do O ; d)no tempo de 4x10 3 s, a velocidade de decomposição do N O 5 é maior que a de formação do NO ; e)no tempo de zero a x10 3 s, a velocidade de formação do O é maior que a formação do NO Prof. Msc. João Neto 33

8-(UFSC, adaptada) A água oxigenada (H O ) decompõe-se, produzindo água e gás oxigênio, de acordo com a equação: H O H O + O. Os gráficos a seguir foram construídos com base em dados obtidos num determinado experimento em que a concentração inicial de H O era de 0,8 mol.l -1. Assinale a(s) afirmação(ões) correta(s). Prof. Msc. João Neto 34

Julgue cada proposição, justificando-a: a)no intervalo II, a velocidade média da reação é menor que no intervalo III, mas é maior que no intervalo I. Prof. Msc. João Neto 35

a)no intervalo II, a velocidade média da reação é menor que no intervalo III, mas é maior que no intervalo I. Prof. Msc. João Neto 36

b)a velocidade da reação atinge seu valor máximo ao final da reação. Prof. Msc. João Neto 37

b)a velocidade da reação atinge seu valor máximo ao final da reação. Prof. Msc. João Neto 38

b)a velocidade da reação atinge seu valor máximo ao final da reação. Incorreta. A prática mostra que a velocidade de uma reação diminui com o passar do tempo. Prof. Msc. João Neto 39

c)a velocidade da reação diminui com a diminuição da concentração de água oxigenada. Prof. Msc. João Neto 40

c)a velocidade da reação diminui com a diminuição da concentração de água oxigenada. Prof. Msc. João Neto 41

d)quando tiver sido consumido 0,5 mol/l da concentração inicial de H O, o tempo da reação será de 0 minutos, e a quantidade de oxigênio formada será de 0,5 mol. Prof. Msc. João Neto 4

d)quando tiver sido consumido 0,5 mol/l da concentração inicial de H O, o tempo da reação será de 0 minutos, e a quantidade de oxigênio formada será de 0,5 mol. Correta Observe o gráfico! Prof. Msc. João Neto 43

e)no intervalo de 0-30 minutos, a velocidade média da decomposição da água oxigenada, vm HO é 3,0x10 - mol.l -1.min -1. Prof. Msc. João Neto 44

e)no intervalo de 0-30 minutos, a velocidade média da decomposição da água oxigenada é 3,0x10 - mol.l -1.min -1. Incorreta veja o cálculo! c m0 30 m0 30 m0 30 [ HO t 0, 0,8 30 0 ] 0,0 mol. L 1 m0 30 m0 30.min 1 [ H Prof. Msc. João Neto 45 O ] t final final mol 0,0 L min [ H t O inicial ] inicial

f)o oxigênio tem velocidade média de formação que vale,0x10 - mol.l -1.min -1 no intervalo 0-30 minutos. Prof. Msc. João Neto 46

f)o oxigênio tem velocidade média de formação que vale,0x10 - mol.l -1.min -1 no intervalo 0-30 minutos. Incorreta veja o cálculo! c m0 30 m0 30 m0 30 [ O t ] 0,3 0,0 30 0 0,01mol. L m0 30 1 m0 30.min 1 [ O Prof. Msc. João Neto 47 ] t final final [ O t mol 0,01 L min ] inicial inicial

g) A velocidade média da reação, após 10 min, é: m L 1 mho mho mo 1 1 m 1,5 10 mol..min Prof. Msc. João Neto 48

mho mho m O 0,5 0,8 10 0 0,3 0,0 10 0 0,15 0,0 10 0 0,03 mol. L 0,03 mol. L 1 0,015 mol. L 1.min 1.min 1.min 1 1 Prof. Msc. João Neto 49

Prof. Msc. João Neto Prof. Msc. João Neto 50 50 1 1 1 1 1 1 1 1.min. 10 1,5 1 0,015 0,03 0,03 1.min. 0,015 0 10 0,0 0,15.min. 0,03 0 10 0,0 0,3.min. 0,03 0 10 0,8 0,5 L mol L mol L mol L mol R R R m O O m H O m H m m mo O mh O mh m

9-(UFPB) Na reação de decomposição do clorato de potássio, a seguir, verifica-se a formação de,4 litros de O em 40 segundos, medidos nas CNTP KClO 3 KCl + 3O Calcule a velocidade média de produção de O, expressa em: a)litro.segundo -1 (L/s) Prof. Msc. João Neto 51

9-(UFPB) Na reação de decomposição do clorato de potássio, a seguir, verifica-se a formação de,4 litros de O em 40 segundos, medidos nas CNTP KClO 3 KCl + 3O Calcule a velocidade média de produção de O, expressa em: a)litro.segundo -1 (L/s),4L O -------------------- 40 s x --------------------------1 s x0,056 L 0,056 L.s -1 Prof. Msc. João Neto 5

9-(UFPB) Na reação de decomposição do clorato de potássio, a seguir, verifica-se a formação de,4 litros de O em 40 segundos, medidos nas CNTP KClO 3 KCl + 3O Calcule a velocidade média de produção de O, expressa em: b)grama.segundo -1 (g/s) Prof. Msc. João Neto 53

9-(UFPB) Na reação de decomposição do clorato de potássio, a seguir, verifica-se a formação de,4 litros de O em 40 segundos, medidos nas CNTP KClO 3 KCl + 3O Calcule a velocidade média de produção de O, expressa em: b)grama.segundo -1 (g/s) 1mol O 3g 3g O --------------------,4 L x ---------------------- 0,056 L x0,08 g 0,08 g.s -1 Prof. Msc. João Neto 54

10-(UERJ) A água oxigenada é empregada, freqüentemente, como agente microbicida de ação oxidante local. A liberação do oxigênio, que ocorre durante a sua decomposição, é acelerada por uma enzima presente no sangue. Na limpeza de um ferimento, esse microbicida liberou, ao se decompor, 1,6 g de oxigênio por segundo. Nessas condições, a velocidade de decomposição da água oxigenada, em mol/min, é igual a: a) 6,0 c) 3,4 b) 5,4 d) 1.7 Prof. Msc. João Neto 55

H O H O + O mol ---------------------- 1 mol mol ---------------------- 3g x ------------------------1,6g x0,1 mol de H O y6 mol 0,1 mol H O ---------------- 1 s 6 mol/min ou 6 mol.min -1 Letra A y ------------------------ 60 s (1min) Prof. Msc. João Neto 56

11-(UFPR) No gráfico a seguir, estão representadas as concentrações, ao longo do tempo, de quatro substâncias A, B, C e D que participam de uma reação hipotética. Prof. Msc. João Neto 57

A partir dessas informações, julgue ( ou F) as afirmações a seguir: ( ) As substâncias A e B são reagentes da reação. ( )A velocidade de produção de C é menor que a velocidade de produção de A. ( )Transcorridos 50 s do início da reação, a concentração de C é maior que a concentração de B. Prof. Msc. João Neto 58

( ) Nenhum produto se encontra presente no início da reação. ( ) A mistura das substâncias A e D resulta na produção de B. ( ) As substâncias A, B e D estão presentes no início da reação. Prof. Msc. João Neto 59

A partir dessas informações, julgue ( ou F) as afirmações a seguir: (F) As substâncias A e B são reagentes da reação. B e D tem suas concentrações diminuídas das com o tempo. São essas substâncias, portanto, os reagentes Prof. Msc. João Neto 60

()A velocidade de produção de C é menor que a velocidade de produção de A. Enquanto ha produção de quase x10-3 molar de A, apenas 1x10-3 molar de C formado nos 50 segundos decorridos. Prof. Msc. João Neto 61

()Transcorridos 50 s do início da reação, a concentração de C é maior que a concentração de B. Prof. Msc. João Neto 6

(F) Nenhum produto se encontra presente no início da reação. Prof. Msc. João Neto 63

(F) A mistura das substâncias A e D resulta na produção de B. A mistura das substâncias B e D resultam na produção de C e A. Prof. Msc. João Neto 64

() As substâncias A, B e D estão presentes no início da reação. Prof. Msc. João Neto 65

1-(UEPE) O gráfico a seguir representa variação de concentração das espécies A, B e C com o tempo. Qual das alternativas a seguir contém a equação química que melhor descreve a reação representada pelo gráfico? Prof. Msc. João Neto 66

Pelo gráfico, percebe-se que B e C são reagentes suas concentrações diminuem com o tempo, enquanto A é produto (sua concentração aumenta com o tempo). Portanto: bb + cc aa 0,5mol B + 1,0mol C 0,5mol A Prof. Msc. João Neto 67 1B + C 1A