Aula 18 - Cinética Química

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Química Geral Teórica
Aula 18- Cinética Química
camila.ribeiro@unb.br
Cinética Química
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 A velocidade das reações pode ser registrada em escalas de
tempo muito diferentes.
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 Concentração e velocidade de reação
 A velocidade de reação é definida como a variação da
concentração de um dos reagentes ou produtos em
determinado ponto da reação dividida pelo tempo que a
mudança leva para ocorrer.
 Como a velocidade pode mudar com o tempo, a velocidade
média da reação é
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 Concentração e velocidade de reação
 Se a concentração de um produto P é monitorada, a
velocidade média é expressa como
 Uma quantidade positiva, porque o produto se acumula com o
tempo.
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Calcule a velocidade 
média na qual A 
desaparece ao longo do 
intervalo de 20 s a 40 s.
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 Concentração e velocidade de reação
Suponha que você precise de HI de alta pureza. Você poderia
preparar a solução fazendo o hidrogênio e o iodo reagirem
diretamente segundo a reação H2(g) + I2(g) → 2 HI(g), se ela for
suficientemente rápida. Nesse caso, é importante fazer um
experimento para investigar a velocidade de reação e determinar
se a preparação de HI segundo esse processo é rápida o
bastante. No intervalo de 100 s, a concentração de HI aumentou
de 3,50 mmol·L-1 para 4,00 mmol·L-1. Qual foi a velocidade média
desta reação?
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 Concentração e velocidade de reação
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 Concentração e velocidade de reação
 As espécies são produzidas ou consumidas em velocidades
relacionadas à estequiometria da reação.
H2(g) + I2(g) → 2 HI(g)
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 Concentração e velocidade de reação
 A velocidade de reação pode ser medida por diferentes
técnicas experimentais, dependendo da rapidez da reação.
 No estudo das reações rápidas a
técnica de fluxo interrompido
pode ser utilizada.
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 Concentração e velocidade de reação
 Componentes de um espectrômetro
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 Concentração e velocidade de reação
 Lei de Beer
A = ebc
A é absorbância.
e é absortividade molar.
b é o comprimento do caminho que
a luz percorre.
c é a concentração da substância.
2 HI(g) → H2(g) + I2(g)
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 A velocidade instantânea
de reação é a velocidade em
um determinado instante da
reação.
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 Leis de velocidade e ordem de reação
 As tendências das velocidades de
reações são comumente identificadas
pelo exame da velocidade inicial da
reação.
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 Leis de velocidade e ordem de reação
kr é chamada de constante de 
velocidade da reação. 
Em qualquer estágio da reação:
kr = 5,2 x 10
-3 s-1 em 65 °C
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 Leis de velocidade e ordem de reação
 Essas equações são exemplos de lei de velocidade, a
expressão da velocidade instantânea de reação em termos
da concentração de um reagente em qualquer momento.
 a define a ordem da reação
 Leis de velocidade e ordem de reação
 A lei de velocidade de uma reação é determinada
experimentalmente e não pode, em geral, ser obtida a partir
da equação química da reação.
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 Leis de velocidade e ordem de reação
 Muitas reações têm leis de velocidade que dependem das
concentrações de mais de um reagente.
 Ordem total da reação é a + b + ...
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 Leis de velocidade e ordem de reação
 Unidades da constante de velocidade, kr
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 Leis de velocidade e ordem de reação
 As ordens podem ser números negativos ou fracionárias
Um exemplo é a decomposição do ozônio, O3, na estratosfera:
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 Leis de velocidade e ordem de reação
 As ordens fracionárias
A oxidação do dióxido de enxofre a trióxido de enxofre na
presença de platina:
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 Leis de velocidade e ordem de reação – Exemplo
A velocidade inicial de uma reação A + B → C foi medida para
várias concentrações iniciais diferentes de A e B, e os resultados
são os seguintes:
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 Leis de velocidade e ordem de reação – Exemplo
(a)Com base nos dados apresentados determine a lei de
velocidade para a reação.
Velocidade = k[A]2[B]0 = k[A]2
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(b) Determine a constante de velocidade
Velocidade = k[A]2[B]0 = k[A]2
(c) A velocidade da reação quando [A] = 0,050 M e [B] = 0,100 M
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 As leis de velocidade integradas
 Uma lei de velocidade integrada dá
a concentração de reagentes ou
produtos em qualquer instante após o
início da reação.
 Reação de ordem zero
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 As leis de velocidade integradas
 Reação de primeira ordem
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 As leis de velocidade integradas
 Reação de primeira ordem
Decaimento exponencial, a 
concentração de A é uma função 
exponencial do tempo.
Quanto maior for a constante de 
velocidade, mais rápido é o 
decaimento.
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 As leis de velocidade integradas - Exemplo
Nas nuvens estratosféricas polares, o nitrogênio pode ser
encontrado na forma de N2O5, que participa do ciclo do ozônio
que protege a vida na Terra. Contudo, o N2O5 se decompõe com
o tempo. Se você estivesse estudando o papel da atmosfera na
mudança climática, talvez fosse preciso saber quanto N2O5
sobrevive após determinado período. Que concentração de
N2O5 permanece 10,0 min (600 s) após o início da
decomposição em 65°C na reação sabendo que a concentração
inicial era 0,040 mol·L-1?
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 As leis de velocidade integradas - Exemplo
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kr = 5,2 x 10
-3 s-1 em 65 °C
 A meia‐vida de reações de primeira ordem
 A meia-vida, t1/2, de um reagente é o tempo necessário para
que sua concentração caia à metade do valor inicial.
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 A meia‐vida de reações de primeira ordem – Exemplo
Em 1989, um adolescente em Ohio foi envenenado com vapor de
mercúrio derramado. O nível de mercúrio determinado em sua urina, que
é proporcional à concentração no organismo, foi de 1,54 mg·L-1.
Suponha que você trabalhe em um laboratório de toxicologia. Você
precisa saber, com base em um exame de urina, a quantidade de
mercúrio que uma pessoa ingeriu e usa este caso como padrão. O
mercúrio(II) é eliminado do organismo por um processo de primeira
ordem e tem meia-vida de 6 dias (6 d). Qual seria a concentração de
mercúrio(II) na urina do paciente, em miligramas por litro, após 30 dias
(30 d), se medidas terapêuticas não fossem tomadas?
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 A meia‐vida de reações de primeira ordem – Exemplo
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 A meia‐vida de reações de primeira ordem
 Em uma reação de primeira ordem, a
meia-vida independe da concentração
inicial do reagente.
 Em geral, em qualquer estágio da reação,
a concentração que permanece após n
meias-vidas é (½)n[A].
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 As leis de velocidade integradas de
segunda ordem
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 As leis de velocidade integradas de segunda ordem
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 As leis de velocidade integradas de segunda ordem
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