Resumo de Cinética Química (Química Geral)

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Cinética Química
ENERGIA DE ATIVAÇÃO, AÇÃO DE CATALISADORES, TEMPERATURA, VELOCIDADE DE
REAÇÃO, COLISÕES EFETIVAS, LEIS DE VELOCIDADE, MEIA VIDA, EQUAÇÃO DE
ARRHENIUS
Esta é a área da química das
velocidades das reações químicas e dos
fatores que influenciam as mesmas.
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 = ∆[ ]∆𝑡
onde, [ ]= concentração em mol/L.
Velocidade média de reação
𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 ↔ 𝑐𝐶 + 𝑑𝐷
Em relação aos reagentes,
;𝑉
𝐴
=− ∆[𝐴]∆𝑡 𝑉 𝐵 =−
∆[𝐵]
∆𝑡
Em relação aos produtos,
;𝑉
𝐶
= ∆[𝐶]∆𝑡 𝑉 𝐶 =
∆[𝐶]
∆𝑡
Velocidade média única de reação:
𝑉
𝑚é𝑑𝑖𝑎
= ∆[𝐴]𝑎×∆𝑡 =
∆[𝐵]
𝑏×∆𝑡 =
∆[𝐶]
𝑐×∆𝑡 =
∆[𝐷]
𝑑×∆𝑡
Energia de ativação
Esta é caracterizada pela energia
mínima suficiente para a quebra de ligações.
De forma que, quanto maior a energia de
ativação, mais lenta será a reação.
reação endotérmica
∆𝐻 > 0
reação exotérmica
∆𝐻 < 0
onde: H= entalpia/energia
P= produtos
R= reagentes
Ea= energia de ativação
CR= caminho da reação
Catalisadores
São espécies químicas que alteram a
velocidade de uma reação através de uma
mudança de mecanismo reacional,
diminuindo a energia de ativação da reação, o
que acelera a reação.
A + B→ C (sem catalisador: Ea)
A + cat→ Acat (1ª etapa: Ea1)
. Acat + B → C + cat . (2ª etapa: Ea2)
A + B → C
Ea1 + Ea2 < Ea
Colisão Efetiva
Ao colidirem entre si, as partículas
devem ter orientação espacial (geometria de
colisão).
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Colisões não-efetivas
Colisão efetiva
Energia suficiente e geometria eficaz.
Efeito da temperatura
Um aumento da temperatura, aumenta
a velocidade de qualquer reação química.
Velocidade instantânea
𝑉 =− 𝑑 [𝑅]𝑑𝑡
Lei de velocidade
𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 ↔ 𝑐𝐶 + 𝑑𝐷
 𝑉 = 𝐾 × [𝐴] 𝑚 × [𝐵] 𝑛 
onde, K= constante de velocidade
m= ordem da reação em relação a A
n= ordem da reação em relação a B
m + n= ordem global da reação
Em reações elementares que ocorrem
em etapa única, m=a e n=b. Já em reações que
ocorrem em mais de uma etapa, a etapa mais
lenta, de maior energia de ativação, é que
determina a lei de velocidade.
Leis de velocidade integradas
1ª 𝑜𝑟𝑑𝑒𝑚: 𝑉 = 𝐾 × [𝐴] 1
𝑉 =− 𝑑 [𝐴]𝑑𝑡
𝑙𝑛[𝐴] = 𝑙𝑛[𝐴]
0
− 𝐾 × 𝑡
[𝐴] = [𝐴]
0
− 𝐾 × 𝑡
2ª 𝑜𝑟𝑑𝑒𝑚:
1
[𝐴] =
1
[𝐴]
0
+ 𝐾 × 𝑡
Meia-vida (t1/2)
, substituindo este na lei de[𝐴] =
[𝐴]
0
2
velocidade integrada, temos que:
𝑙𝑛
[𝐴]
0
2 = 𝑙𝑛[𝐴] 0 − 𝐾 × 𝑡 1/2
− 𝑙𝑛2 =− 𝐾 × 𝑡
1/2
𝑡
1/2
=− 𝑙𝑛2𝐾
2ª 𝑜𝑟𝑑𝑒𝑚:
𝑡
1/2
= 1𝐾×[𝐴]
0
Equação de Arrhenius
𝐾 = 𝐴 × 𝑒
−𝐸𝑎
𝑅×𝑡
onde, A= fator pré-exponencial
Ea= energia de ativação
K= constante de velocidade
𝑙𝑛𝐾 = 𝑙𝑛𝐴 − 𝐸𝑎𝑅𝑇
𝑙𝑛
𝐾
2
𝐾
1
= 𝐸𝑎𝑅
1
𝑇
2
− 1𝑇
1
( )