A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
22 pág.
Resumo Teórico - Físico-Química EXP.

Pré-visualização | Página 2 de 5

ordem com apenas um reagente:
Um gráfico de 1/At versus t é uma linha reta com inclinação k que intercepta 1/A0
(Gráfico positivo)
TEORIA DAS COLISÕES
Grande parte dos estudos sobre cinética química foram baseados no estudo de reações em fase gasosa
e na teoria das colisões. O princípio desta teoria é que para haver uma reação é necessário que as
moléculas colidam com as outras. As colisões entre as moléculas dependem de três fatores principais:
a frequência das colisões (concentração),a orientação adequada entre as moléculas (fator esférico) e a
energia no momento da colisão (energia de ativação).
EQUAÇÃO DE ARRHENIUS
Considerando os fatores que afetam a velocidade de uma reação e em uma temperatura fixa temos a
expressão conhecida como a equação de Arrhenius
ou
É possível determinar a energia de ativação a partir de uma grágico de ln(k) versus 1/T, que terá uma
inclinação -Ea/R e intercepta em ln(A).
MECANISMO DE REAÇÃO
A equação balanceada fornece informações sobre o início (reagentes) e o fim (produtos) da reação. A
sequência de etapas pelas quais os reagentes são convertidos em produtos é denominada de
mecanismo de reação. Cada etapa individual de um mecanismo é chamada de processo elementar e o
número de partículas (moléculas, átomos e íons) que participam de um processo elementar é chamado
de molecularidade.
Molecularidade não é sinônimo de ordem de reação (exceto para processos elementares).
Unimolecular: quando a molecularidade é igual a 1.
Bimolecular: quando a molecularidade é igual a 2.
Termolecular: quando a moleculareidade é igual a 3.
ETAPAS ELEMENTARES
Processos unimoleculares são de primeira ordem.
Processos biomoleculares são de segunda ordem.
Processos termoleculares são de terceira ordem.
Os mecanismos podem ocorrer em uma ou em várias etapas. Se uma reação ocorre através de várias
etapas elementares, essas etapas devem ser adicionadas para fornecer uma equação química
balanceada. O intermediário é uma espécie produzida em uma etapa elementar e consumida em outra,
geralmente são instáveis e não aparecem na reação global. A etapa determinante da velocidade é a
etapa mais lenta das etapas elementares. Consequentemente, a etapa determinante da velocidade
governa a velocidade global da reação.
TORIA DO ESTADO DE TRANSIÇÃO OU DO COMPLEXO ATIVADO
A velocidade depende de Ea (energia de ativação) que é a diferença de energia entre os reagentes,
CH3NC e o estado de transição. A variação de energia para a reação é a diferença de energia entre
CH3NC e CH3CN. Nesse caso a reação direta é exotérmica e a inversa é endotérmica.
A reação entre o acetato de etila e o íon hidróxido é uma reação de segunda ordem:
A expressão da velocidade para essa reação é dada por:
Se os reagentes tiverem a mesma relação estequiométrica a equação será:
integrando x=0 e t=0:
A última expressão representa uma equação de reta. É possível então calcular a constante k (o
coeficiente angular) por uma representação gráfica de 1/(a+x) versus o tempo.
A partir de valores de condutividade lidos (Lt) é possível elaborar uma nova expressão para substituir
x. a e x correspondem às concentrações inicial do acetato e ao número de moles do produto formado.
A condutividade tanto do éster como do álcool nas soluções são muito pequenas, portanto podem ser
desprezadas e na fórmula apenas a condutividade de íons. Da mesma forma, a concentração do íon
acetato no início da reação comparada a do íon hidróxido é muito pequena e portanto desprezível.
substituindo, onde:
Linfinito: é a condutividade lida da solução de infinito
L0: é a condutividade lida no tempo 0
Lt: é a condutividade lida no tempo t
a: é a concentração inicial de NaOH após a mistura dos reagentes
k: é a constante a ser encontrada
t: o tempo que foi lido a condutividade
Medido vários valores para vários tempos da reação é possível plotar um gráfico e calcular k a partir
da medida do coeficiente angular como mostrado na figura:
-
Para uma reação de segunda ordem em condições iniciais que os reagentes sejam
estequiometricamente iguais o tempo de meia vida é obtido através de:
Em uma reação a temperatura é dependente da constante de velocidade k, ela pode ser relacionada
com a energia de ativação do complexo ativado e a equação de Arrhenius mostra:
k: é a constante de velocidade
Ea: é a energia de ativação
R: é a constante dos gases (1,987 cal mol-1 K-1 ou 8,314 J mol-1 K-1)
T: é a temperatura em Kelvin
A: é a constante de Arrhenius
ln: é o logaritmo natural
Para um bom resultado o melhor é medir as velocidades em no mínimo, três temperaturas diferentes,
para calcular o valor de energia de ativação através de um gráfico com:
onde k1 e k2 são as constantes de velocidades nas temperaturas
absolutas T1 e T2.
Nesse experimento foi possível acompanhar a reação utilizando um condutivímetro pois na reação
estavam presentes diversos eletrólitos. O íon OH- é um eletrólito forte e o íon acetato um eletrólito
fraco. No decorrer da reação ao medir a condutividade percebe-se que no meio reacional formam-se
eletrólitos fracos, o que tende a diminuir a condutividade da solução. Outro meio que poderia ser
utilizado para o monitoramento da reação seria o pHmetro pois assim como a condutividade o pH
tende a diminuir durante a formação de produtos como o acetato, já que no início da reação o pH é
básico devido a presença de íons OH- e no final o pH seria mais ácido devido a presença do acetato.
Ea é a energia de ativação, significa que é a menor quantidade de energia necessária que deve ser
fornecida para os reagentes formam o complexo ativado para a reação ocorrer. Quanto maior for Ea
mais lenta será a reação e quanto menor o Ea mais rápida será.
Meia vida é o tempo necessário para que a concentração de um reagente diminua a metade de seu
valor inicial.
3. DETERMINAÇÃO DE PARÂMETROS CINÉTICOS DE REAÇÕES CATALISADAS POR
ENZIMAS
CATÁLISE
Catalisador é uma substância cuja presença altera a velocidade de uma reação química sem ser
consumida. Quando o catalisador se encontra na mesma fase que os outros componentes da reação
dizemos que o processo é de catálise homogênea. E quando o catalisador não se encontra na mesma
fase que os outros componentes da reação dizemos que o processo é de catálise heterogênea.
As enzimas são proteínas especializadas na catálise de reações biológicas, ou seja, são poderosos
catalisadores biológicos, altamente específicos e fundamentais nas reações. A enzima aumenta muito
mais a velocidade de uma reação que um catalisador normal, porque o sítio ativo da enzima, além de
catalisar a reação, fixa a conformação do substrato reduzindo o número de graus de liberdade e assim
aumentando a velocidade de reação. Cada reação biológica é catalisada por uma enzima diferente. As
enzimas diferem de catalisadores normais pelo fato de serem específicas para o reagente cuja elas
catalisam.
A velocidade com que uma reação catalisada por enzima depende da concentração da enzima mesmo
que ela não se altere quimicamente.
onde
S: é o substrato
P: é o produto
E: representa a enzima
ES: o estado estacionário
k’s: as constantes de velocidade
A lei de velocidade formulada para a reação acima é:
onde
KM: é a constante de Michaelis (equivale a concentração do substrato necessária para atingir metade
da velocidade máxima da reação, dessa forma ela pode indicar a afinidade da enzima pelo substrato.
E0: a concentração inicial da enzima
V0: velocidade inicial
Vmáx: velocidade máxima da reação (quando praticamente todas as moléculas estão na forma do
complexo enzima-substrato, e a concentração de enzima livre é insignificante, por isso a enzima está
saturada.
Quanto maior o Km menor será a afinidade da enzima pelo substrato, e quando menor o Km maior será
a afinidade da enzima pelo substrato.A velocidade atinge seu valor máximo (Vmáx), à medida que
aumenta o substrato pois a enzima se satura.
V0 pode ser representado como função da concentração do substrato a partir de um gráfico. Os valores
de Vmáx e KM podem ser determinados graficamente através