SLIDES UNIDADE V - CINÉTICA QUÍMICA - CEAD UFPI - PROF ANNA LUIZA

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Licenciatura em Ciências da Natureza
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
UNIVERSIDADE ABERTA DO BRASIL 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ – UFPI
Fevereiro de 2022
Cinética Química
Professora: Anna Luiza Bizerra de Brito
Disciplina: Físico-Química
Cinética
Acontecimento 
das reações
Energia Velocidade
CINÉTICA QUÍMICA2
Etimologicamente, . . .
1. Do grego kinetiké = movimento
(por extensão, velocidade)
2. Do francês chimique = química
(por extensão, estudo dos fenômenos químicos)
O QUE CINÉTICA QUÍMICA?
Parte da físico-química que estuda a
velocidade das reações químicas
e os fatores que a influenciam.
3
As RQ’s podem apresentar diferentes velocidades. 
Daí, a importância de estudá-las,
visando ao seu melhor aproveitamento.
REVISÃO – velocidades das reações químicas 
Cotidianas...
REAÇÕES QUÍMICAS4
Reação muitíssimo lenta . . .
A formação da ferrugem
pode demorar anos.
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
CINÉTICA QUÍMICA5
Reação muito lenta . . .
A fermentação do 
suco de uva para 
produzir vinho 
demora meses.
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
glicose etanol
CINÉTICA QUÍMICA6
Reação lenta . . .
A conversão de vinho em vinagre 
ocorre em alguns dias, 
quando o etanol (álcool do vinho) 
é oxidado a ácido acético
(ou etanóico).
[O]
C2H5OH → CH3COOH
álcool ácido etanóico
CINÉTICA QUÍMICA7
Reação moderada . . .
Na combustão da vela 
esperamos horas para 
que a parafina* reaja 
completamente com 
oxigênio do ar.
*principal componente 
é C21H44
C21H44 → 2CO2 + H2O
parafina
CINÉTICA QUÍMICA8
http://bp2.blogger.com/_LugSBKwMSg4/RhHG5u4NN4I/AAAAAAAAAQw/hHhIclmlNGI/s1600-h/chamas1.jpg
Reação rápida . . .
O “escurecimento” de uma fruta 
demora minutos e é devido à 
conversão da hidroquinona* em 
benzoquinona**.
*claro **escuro
CINÉTICA QUÍMICA9
http://pt.wikipedia.org/wiki/Imagem:P-Benzochinon.svg
http://saber.sapo.cv/wiki/Imagem:Hydroquinone.svg
Reação muito rápida . . .
Decomposição da água 
oxigenada é imediata.
catalase*
H2O2 → H2O + O2
*enzima catalisadora.
CINÉTICA QUÍMICA10
Reação ultra-rápida . . .
Os “air bags” são equipamentos
de segurança que envolve
reação química que dura 
frações de segundo.
6NaN3(s) + Fe2O3(s) → 3Na2O(s) + 2Fe(s) + 9N2(g)
CINÉTICA QUÍMICA11
Seja Bem-Vindo a
Teresina
Seja Bem-Vindo a 
Altos
Hora da saída: 11:45 
Hora da chegada: 12:45 
Distância 
Hidrolândia: 40 
km
hkm
h
km
t
d
Vm 40
1
40
==


=
Velocidade Média
CINÉTICA QUÍMICA
É a maior ou menor rapidez (velocidade)
com que uma reação ocorre
É calculada pela relação entre a quantidade 
de um reagente (ou produto) que é consumido (ou produzido)
e o intervalo de tempo gasto
VM [ ] final – [ ] inicial
t final – t inicial
=ou
Velocidade média de uma reação13
a A + bB c C + d D
Consumo: A e B Formação: C e D
A B
t
[ ]
Graficamente
Para uma reação genérica:
Velocidade
CINÉTICA QUÍMICA14
Conceito de velocidade de uma reação química
CINÉTICA QUÍMICA15
Representação Gráfica
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,1
0,11
0,12
0,13
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,2
0 5 10 15 20 25 30
Tempo (min)
C
o
n
c
e
n
tr
a
ç
ã
o
 (
m
o
l/
L
)
N2O5 (mol/L)
NO2(mol/L)
O2(mol/L)
Tempo 
(min)
N2O5
(mol/L)
NO2
(mol/L)
O2
(mol/L)
0 0,112 0 0
5 0,08 0,064 0,016
10 0,056 0,112 0,028
20 0,028 0,168 0,042
30 0,014 0,196 0,049
2 N2O5(g) → 4 NO2(g) + 1 O2(g)
Note que a inclinação da curva NO2 é maior que a curva O2, 
fato relacionado com os coeficientes estequiométricos
CINÉTICA QUÍMICA16
Tempo 
(min)
N2O5
(mol/L)
NO2
(mol/L)
O2
(mol/L)
0 0,112 0 0
5 0,08 0,064 0,016
10 0,056 0,112 0,028
20 0,028 0,168 0,042
30 0,014 0,196 0,049
a) Vm de consumo do N2O5 entre t = 0 e t = 5 min:
min.0064,0
min0min5
|112,008,0|
)50(
)50(
LmolV
LmolLmol
V
m
m
=
−
−
=
→
→
Tempo 
(min)
N2O5
(mol/L)
NO2
(mol/L)
O2
(mol/L)
0 0,112 0 0
5 0,08 0,064 0,016
10 0,056 0,112 0,028
20 0,028 0,168 0,042
30 0,014 0,196 0,049
b) Vm de consumo do N2O5 entre t = 5 e t = 10 min:
min.0048,0
min5min10
|08,0056,0|
)105(
)105(
LmolV
LmolLmol
V
m
m
=
−
−
=
→
→
t(min)
 (mol/L)
N
2
O
5(g)
2 N2O5(g) → 4 NO2(g) + 1 O2(g)
17
Tempo 
(min)
N2O5
(mol/L)
NO2
(mol/L)
O2
(mol/L)
0 0,112 0 0
5 0,08 0,064 0,016
10 0,056 0,112 0,028
20 0,028 0,168 0,042
30 0,014 0,196 0,049
a) Vm de produção do NO2 entre t = 0 e t = 5 min:
min.0128,0
min0min5
|0064,0|
)50(
)50(
LmolV
LmolLmol
V
m
m
=
−
−
=
→
→
Tempo 
(min)
N2O5
(mol/L)
NO2
(mol/L)
O2
(mol/L)
0 0,112 0 0
5 0,08 0,064 0,016
10 0,056 0,112 0,028
20 0,028 0,168 0,042
30 0,014 0,196 0,049
b) Vm de produção do NO2 entre t = 5 e t = 10 min:
min.0096,0
min5min10
|064,0112,0|
)105(
)105(
LmolV
LmolLmol
V
m
m
=
−
−
=
→
→
t(min)
 (mol/L)
[NO
2
]
[O
2
]
2 N2O5(g) → 4 NO2(g) + 1 O2(g)
18
Considere uma reação genérica:
Em que as letras minúsculas são os 
coeficientes (nº de mol) e as maiúsculas são 
as substâncias participantes da reação.
d
V
c
V
b
V
a
V
V
DCBA
m +=+=−=−=
aA + bB → cC + dD
VELOCIDADE DE REAÇÃO 
E ESTEQUIOMETRIA
2 A → 4B + C
2 → 4 + 1
0,02 mol/L.min 0,04 mol/L.min 0,01 mol/L.min
Vmédia da reação = 0,02 mol/L.min = 0,04 mol/L.min = 0,01 mol/L.min
2 4 1
Vmédia da reação = 0,01 mol/L.min
VELOCIDADE DE REAÇÃO 
E ESTEQUIOMETRIA20
Exercício:
Considere a equação química.
2NO2(g) + 4CO(g) → N2(g) + 4CO2(g)
A formação de N2 tem velocidade média igual a 0,05 mol/min.
A massa de CO2(g), em gramas formada em 1(uma) hora é:
(A)8,8 (B) 44 (C) 84,0
(D) 132,0 (E) 528,0
VELOCIDADE DE REAÇÃO 
E ESTEQUIOMETRIA21
Resposta certa: letra E.1.ª parte:
2.ª parte:
VELOCIDADE DE REAÇÃO 
E ESTEQUIOMETRIA
Exercício:
22
Condições de Reação e velocidade
Natureza dos 
Reagentes
Colisão entre as 
moléculas
Colisão favorável
Energia mínima
Reação química
VELOCIDADE DE REAÇÃO 
E ESTEQUIOMETRIA23
Os reagentes devem estar em 
contato;
Afinidade química entre os 
reagente.
CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA UMA 
REAÇÃO QUÍMICA24
Colisão entre as moléculas
De acordo com a teoria das colisões pode-se afirmar que 
a velocidade de uma reação depende da:
▪ energia das colisões
▪ orientação das moléculas nas colisões
▪ frequência das colisões
CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA UMA 
REAÇÃO QUÍMICA25
Dada a reação química . . .
H2(g) + I2(g) → 2 HI(g)
Para facilitar a “visualização” da mesma
optamos pelo modelo de Dalton . . .
H
H
+
I H
I
→
H
I
I
CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA UMA 
REAÇÃO QUÍMICA
A Teoria das Colisões 
26
Colisão muito suave . . .
H
H
+
I
H
I
→
H
I
I
+
Reação não ocorre.
CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA UMA 
REAÇÃO QUÍMICA
A Teoria das Colisões 
27
Colisão com má orientação . . .
H H +
I
H
I
→
H
I
I
+
Reação não ocorre.
CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA UMA 
REAÇÃO QUÍMICA
A Teoria das Colisões 
28
A Teoria das Colisões 
Colisão efetiva . . .
H
H
+
I H
I
→
H
I
I
Reação ocorre.
CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA UMA 
REAÇÃO QUÍMICA29
1. Se a energia não for suficiente, a colisão pode
acontecer, mas não há rompimento das ligações dos
reagentes para que ocorra reação.
2. Essa quantidade mínima de energia necessária
para que ocorra rompimento das ligações é a
energia de ativação.
A Teoria das Colisões 
CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA UMA 
REAÇÃO QUÍMICA30
Energia de ativação
É a quantidade mínima de energia necessária para que a colisão 
entre as partículas dos reagentes, feita numa orientação favorável, 
seja efetiva.
CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA UMA 
REAÇÃO QUÍMICA31
http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=http://pibidqmcvr.blogspot.com/2012/12/as-transformacoesquimicas-e-o-tempo.html&ei=J-X5VIH7GIXVggT1sIOwDQ&psig=AFQjCNG3bRLxtf_JH8jJGvESoWfaT1e2EA&ust=1425749623793150➢ Área de superfície (reagentes sólidos)
➢ Temperatura
➢ Estado Físico dos reagentes
➢ Pressão
➢ Luz
➢ Eletricidade
➢ Presença de Catalisadores
➢ Concentrações de reagentes
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES32
Superfície de contato . . .
Quanto maior a superfície de contato,
maior será a velocidade da reação.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES33
Quanto maior é a superfície de contato,
maior é o número de choques efetivos entre
as partículas dos reagentes e, portanto,
maior é a velocidade da reação.
Superfície de contato . . .
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES34
Temperatura . . .
Da mesma forma, quanto maior a temperatura, maior é
o número de choques efetivos entre as partículas dos 
reagentes e, portanto, a velocidade da reação será maior.
É por isso que cozinhamos os alimentos.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES35
Regra de Van’t Hoff
“A cada aumento de 10°C na temperatura de uma
reação química, a velocidade tende a se duplicar.”
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES36
➢ Efeito da temperatura na velocidade da reaçãoAumento da 
temperatura
Aumenta a 
energia 
cinética das 
partículas
Aumenta o n°
de partículas 
ou igual a 
energia de 
ativação
Aumenta o 
número de 
colisões 
efetiva
Aumenta a 
rapidez da 
reação
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES37
Estado físico dos reagentes . . .
O estado gasoso é vantajoso para as reações , 
pois as partículas possuem maior energia e
maior liberdade de movimentos, o que favorece
maior número de choques efetivos.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES38
Estado físico dos reagentes . . .
Na explosão da gasolina, no 
interior do motor, é desejável 
que a mesma se encontre no 
estado gasoso.
Gasolina no estado gasoso.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES39
Pressão . . .
Quanto maior for a pressão
num sistema gasoso,
menor é o volume ocupado 
pelos reagentes e
maior é a velocidade da reação.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES40
Luz . . .
Algumas reações são favorecidas pela luz,
como a decomposição da água oxigenada,
por isso os frascos que você encontra nas
farmácias são escuros.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES
A reação de decomposição da 
água oxigenada pela luz é 
fotólise.
41
Eletricidade . . .
Eletrólise da água.
É uma maneira de fornecer 
energia de ativação, 
por exemplo, para a 
decomposição da água.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES42
Catalisadores . . .
Catalisadores são substâncias que aceleram a
velocidade das reações. 
Os catalisadores não alteram 
a variação de entalpia de uma reação,
mas diminuem a energia de ativação dela.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES43
O catalisadores diminuem a barreira de energia
a ser vencida. 
Os catalisadores são substâncias que “entram e saem“
da reação, ou seja, as substâncias catalisadoras
são recuperadas no final da reação.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES
Catalisadores . . .
44
Catalisadores . . .
Enzimas ou catalisadores biológicos
aceleram as reações bioquímicas.
Ea = energia de ativação.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES45
Catalisadores no cotidiano . . .
Catalisadores de automóveis diminuem a poluição, 
convertendo gases tóxicos em outros menos tóxicos.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES46
Catalisadores no cotidiano . . .
Composição:
Resina (branca): resina epóxi e cargas minerais;
Catalisador (cinza): poliamida e cargas minerais.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES47
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES
▪ Atuam propiciando uma rota
alternativa;
▪ A variação de entalpia e a
mesma, independente do
caminho;
▪ O catalisador não elimina o
caminho A da reação, mas
possibilita um caminho B;
▪ Como o novo caminho
envolve energias menores,
praticamente toda reação
ocorre por este caminho.
48
O catalisador se encontra na mesma fase dos reagentes.
Exemplo: Decomposição da agua oxigenada H2O2 (aq) pelo 
I- (aq) :
H2O2 + I
- H2O + IOH
2O2 + IO
- H2O + O2 + I
-
2H2O2 2H2O + O2
Catalise homogênea
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES49
Catalise Heterogênea
O catalisador heterogêneo é aquele
que fornece uma superfície sobre a qual
as moléculas podem reagir mais
facilmente.
A catálise homogênea começa com a
adsorção de uma molécula sobre a
superfície do catalisador.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES50
Efeito da concentração
1- As moléculas que reagem devem
colidir umas com as outras.
2- Colidir com energia suficiente
para quebrar as ligações
3- Colidir com orientação que
possibilite o rearranjo.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES51
Atenção ! ! !
Há também os chamados inibidores de reação
Às vezes, são necessárias substâncias que
tornam as reações mais lentas.
São chamados inibidores de reação.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES52
Inibidores . . .
A vitamina C (ácido ascórbico) funciona como inibidor de reação, 
impedindo o escurecimento da maçã.
Veja o experimento ilustrado.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DAS REAÇÕES53
Dado a reação abaixo:
aA + bB xX
A lei de velocidade será dada por:
V = k[A]m [B]n
m e n são determinados experimentalmente e
representam a ordem da reação e pedem em alguns
caso considerem com os coeficientes
estequiométricos a e b.
EQUAÇÕES DE VELOCIDADE54
 É uma constante de proporcionalidade que
relaciona a velocidade e a concentração a uma
determinada temperatura.
Pt(NH3)Cl2(aq) + H20(l) → [Pt(NH3)2(H2O)Cl]
+
(aq)+Cl
-
(aq)
 A expressão de velocidade para essa reação é :
Velocidade = k[Pt(NH3)Cl2]
Qual é a velocidade da reação?
k = 0,09/h e [Pt(NH3)Cl2 ] = 0,018 mol/L 
CONSTANTE DE VELOCIDADE, k55
equação da velocidade [R] = concentração 
molar dos 
reagentes
v = k [R]n
k = constante de 
velocidade
n = ordem dos 
reagentes
CINÉTICA QUÍMICA
ORDEM DA REAÇÃO56
Reação de ordem 0
✓ Leis de velocidade de zero ordem não são muito
comuns;
✓ pode ser observada apenas se as concentrações
atuais dos reagentes não puder variar à medida
que a reação se desenvolve, o que é incomum, e
estas reações não são encontradas facilmente.
“A reação é de zero ordem quando a velocidade da reação
química é independente da concentração do reagente”
ORDEM DA REAÇÃO57
Reação de ordem 0
✓ Para as reações de ordem 0, a lei da
velocidade fica da seguinte forma:
✓ Através de métodos de cálculo, a equação se
transforma na seguinte:
ORDEM DA REAÇÃO58
✓ Percebe-se que o gráfico da concentração do
reagente A em função do tempo é uma reta
decrescente de coeficiente angular –k e
coeficiente linear [A]0 (concentração inicial de A).
Reação de ordem 0
ORDEM DA REAÇÃO59
✓Reações de primeira ordem são aquelas nas quais
a velocidade da reação química é proporcional à
concentração de um reagente” é uma das
formas mais comuns da lei da velocidade.
Para as reações de ordem 1, a lei da velocidade
fica da seguinte forma:
Reação de ordem 1
ORDEM DA REAÇÃO60
✓ Através de métodos de cálculo, a equação se transforma na
seguinte:
Um conceito que vale
ressaltar é o de meia-
vida de um
determinado reagente
A, que é o tempo
necessário para que a
sua concentração caia
pela metade.
Reação de ordem 1
ORDEM DA REAÇÃO61
✓ A equação da reação de ordem 1 também pode
ser escrita da seguinte forma:
✓ Essa equação define o comportamento chamado
de decaimento radioativo. Onde a concentração
decresce exponencialmente com o tempo.
Reação de ordem 1
ORDEM DA REAÇÃO62
“Reações de segunda ordem são aquelas nas
quais a velocidade da reação química é
proporcional ao produto das concentrações
de dois reagentes”
✓Envolvem dois reagentes, e para ambos a
concentração depende do tempo.
✓Para as reações de ordem 2, a lei da velocidade
fica da seguinte forma:
Reação de ordem 2
ORDEM DA REAÇÃO63
✓ Através de métodos de cálculo, a equação se
transforma na seguinte:
o gráfico doinverso da
concentração do reagente
A em função do tempo é
uma reta crescente de
coeficiente angular k e
coeficiente linear 1/[A]0
Reação de ordem 2
ORDEM DA REAÇÃO64
➢ Exemplo1: Na reação de decomposição do
peróxido
2 H2O2 + I
- → 2H2O + O2
➢ Exemplo 2: Na reação do NO e do Cl2
2 NO(g) + Cl2(g) → 2NOCl
A ordem da reação global é soma das 
ordens de reação dos diferentes 
reagentes.
Ordem da Reação Global
ORDEM DA REAÇÃO65
Experimento [NO]
mol/L
[Cl2] 
mol/l
Velocidade 
mol/L.s
1 0,250 0,250 1,43x10-6
2 0,500 0,250 5,72 x 10-6
3 0,250 0,500 2,86 x 10-6
4 0,500 0,500 11,4 x 10-6
= =
Experimento 2 
Experimento 1
5,72 x 10-6
1,43x10-6
4
1
Experimento 3 
Experimento 1
2,86 x 10-6
1,43x10-6
2
1
Lei da velocidade
da reação
Ordem da Reação Global
ORDEM DA REAÇÃO66
 As reações podem ser apresentadas em
função de outras reações elementares.
 Assim, surge o conceito de mecanismo
de reação, que é uma sequência de
reações (etapas) elementares que
descreve um processo químico, ou seja,
é um conjunto de reações elementares
pelas quais passa uma reação global.
MECANISMO DA REAÇÃO67
Essas espécies são chamadas de intermediários 
de reação
✓ As etapas moleculares são classificadas em
função do número de moléculas (ou íons, átomos
ou radicais livres) que se juntam.
✓ Esse número é denominado de molecularidade.
MECANISMO DA REAÇÃO68
✓ Quando uma etapa elementar possui uma
única molécula como reagente, diz-se que a
reação elementar é um processo é
unimolecular.
✓ Do mesmo modo, se uma etapa elementar de
uma reação envolve duas moléculas, a reação
elementar é denominada processo
bimolecular.
✓ O mesmo raciocínio é seguido para etapas que
envolvem três ou mais moléculas.
MECANISMO DA REAÇÃO69
Em resumo, tem-se: 
MECANISMO DA REAÇÃO70
✓ etapas diferentes possuem energias de ativação
diferentes.
✓ A etapa elementar que possuir maior energia de
ativação (etapa mais lenta) é denominada de
etapa determinante de velocidade ou etapa
limitante de velocidade.
MECANISMO DA REAÇÃO71
MECANISMO DA REAÇÃO72
➢ BROWN, T. L., LEMAY, H., Eugene, JR., Bruce. Química: a 
ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.
CAPÍTULO 14
➢ KOTZ, J. C., TREICHEL, P. Química e reações Químicas. 6 
ed. Rio de Janeiro: Pioneiro Thomson Learnin, vol. 1, 2005.
73 Referências