Livro Teórico Vol 3 - Química-115-117

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VOLUME 3 | Ciências da Natureza e suas tecnologias
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Cinética Química: 
Velocidade Média de 
Uma Reação Química
QUÍMICA 3 Aulas: 33 e 34
Competência(s): 3, 
5 e 7
Habilidade(s): 12, 17, 18, 24, 
25, 26 e 27
1. Cinética química
A química cinética é o ramo da química que estuda a 
velocidade das reações químicas, bem como os fatores que 
a influenciam. Em outras palavras, a química cinética se 
preocupa em entender como as reações químicas ocorrem 
e quanto tempo elas levam para se completar.
A velocidade de uma reação é a rapidez com que os 
reagentes são consumidos ou rapidez com que os produ-
tos são formados. Por exemplo, a combustão de uma vela 
e a formação de ferrugem são exemplos de reações len-
tas, já a dinamite e a decomposição da nitroglicerina são 
exemplos de reações rápidas.
2. Velocidade das reações
A velocidade média de consumo de um reagente ou 
ainda de formação de um produto é obtida em função da 
variação da quantidade de reagentes e produtos pela va-
riação de tempo. Sendo assim,
A velocidade média de uma reação química é o 
quociente da variação da concentração molar de 
um dos reagentes (ou produtos) da reação pelo 
intervalo de tempo em que essa variação ocorre.
V Tempo
Quantidade
m T
T=
A unidade mais usual para as quantidades é em mol/L, 
mas elas também podem ser representadas pela massa, 
quantidades em mol, volume gasoso, entre outras. Já o 
intervalo de tempo pode ser representado por segundos, 
minutos, horas etc.
A variação da quantidade consumida (reagentes) será 
negativa, pois a variação corresponde à quantidade final 
menos a inicial. Então, para evitar o surgimento de velo-
cidade negativa, utilizamos o sinal negativo na expressão 
ou, mais usual, a variação em módulo sempre que se fizer 
referência aos reagentes.
Vejamos um exemplo:
N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)
Para a reação, é possível calcular a velocidade média 
de consumo de cada um dos reagentes e também a de 
formação de cada um dos produtos:
Os reagentes são sempre consumidos durante a rea-
ção, e sua quantidade diminui com variação do tempo, já 
os produtos são sempre formados, e suas quantidades au-
mentam com o tempo. 
Graficamente temos:
NH3
N2
H2
tempo
Vemos que ambos os reagentes têm sua concentração 
diminuída com o tempo, enquanto a concentração do pro-
duto aumenta, logo, com relação à velocidade média de 
consumo ou formação, podemos afirmar que ela diminui 
com o passar do tempo, pois a quantidade que reage tor-
na-se cada vez menor.
Pensando na velocidade média da reação N2 + 3 H2 → NH3, 
em relação ao produto, NH3, temos:
ou ainda 
Vale ressaltar que para essa expressão, o Δ[NH3] é 
a diferença entre a concentração molar final e a 
Química
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concentração molar inicial do NH3 no intervalo de 
tempo Δt.
Para pensarmos sobre o intervalo de tempo usado na 
fórmula, vamos considerar a tabela a seguir que traz resul-
tados sob determinadas condições experimentais:
Tempo de reação (min)
Variação da concentração 
molar do NH3 (mol/L)
0 0
5 20
10 32,5
15 40,0
20 43,5
Utilizando os dados dessa tabela, conseguimos calcu-
lar as velocidades médias em diversos intervalos, vejamos:
Para o intervalo de 0 a 10 minutos:
Δ[NH3] = 32,5 - 0 = 32,5
Δt= 10-0 = 10
Vm= Δ[NH3] / Δt
Vm= 32,5 / 10
Vm= 3,25 mol/L.min
Para o intervalo de 10 a 20 minutos:
Δ[NH3] = 43,5 - 32,5 = 11
Δt= 20 - 10 = 10
Vm= Δ[NH3] / Δt
Vm= 11 / 10
Vm= 1,1 mol/L.min
De fato, há uma semelhança entre o cálculo de con-
centração molar e o cálculo de velocidade média em física. 
Ambos envolvem a influência de uma taxa de mudança 
em relação ao tempo. No caso da concentração molar, a 
taxa de mudança é a variação na concentração de uma 
substância em solução em relação ao tempo. Já no caso 
da velocidade média, a taxa de mudança é a variação na 
distância percorrida em relação ao tempo.
Nos dois casos, o cálculo é realizado dividindo a va-
riação da grandeza em questão pelo intervalo de tempo 
correspondente. Assim, se tivéssemos uma tabela com da-
dos de distância percorrida por um automóvel em vez de 
concentração molar, bastava usar o mesmo cálculo para 
determinar a velocidade média do automóvel em cada in-
tervalo de tempo.
3. A velocidade média e a 
estequiometria das reações
A velocidade média global da reação vem da divisão 
de cada velocidade média dos componentes pelo coefi-
ciente da respectiva substância na equação química que 
representa a reação. De forma geral:
aA +bB → cC + dD
Seguindo com a reação de formação do NH3:
N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)
Temos proporção de 1 mol de gás nitrogênio para 3 
mol de gás hidrogênio formando 2 mol de amônia. Tal 
proporção também pode ser utilizada quando falamos 
de velocidade média da reação, isto porque, a velocidade 
média da reação pode ser dada pela velocidade média de 
um componente da reação dividida pelo seu coeficiente, 
que também é proporcional a velocidade média do outro 
componente dividida pelo coeficiente dele:
Assumindo que a velocidade média de formação da 
amônia no intervalo de 10 a 15 minutos seja de 1,1 mol/L.
min temos:
Vm reação = VmNH3 = VmN2 = VmH2 
 __________________
 2 1 3
Vm reação: = 1,1 / 2
Vm reação = 0,55 mol/L.min
Aplicações práticas
1. (Mackenzie) 
X + 2 Y → Z
Na reação acima equacionada, observou-se a variação na con-
centração de X em função do tempo, segundo a tabela a seguir:
Tempo (s) 0 120 240 360 720
[x] mol/
litros
0,255 0,220 0,200 0,190 0,100
No intervalo de 4 a 6 minutos, a velocidade média da reação 
em mol/litro∙min é:
a) 0,010.
b) 0,255.
c) 0,005.
d) 0,100.
e) 0,200.
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Resolução:
De acordo com a tabela, a velocidade média da reação (para o 
X) no intervalo de 4 a 6 min (240 a 360 s) é:
 
vm t
n vm 6 4
0,190 0,200
$3
T=- = -
- -^ h
vm = 0,005 mol . L-1 min-1
vm = 5 . 10-3mol . L-1 .min-1
Alternativa C
2. (PUC-RS) Amostras de magnésio foram colocadas em soluções 
aquosas de ácido clorídrico de diversas concentrações e tempe-
raturas, havendo total consumo do metal e desprendimento do 
hidrogênio gasoso. Observaram-se os seguintes resultados:
amostra
Massa de Mg 
Consumida (g)
Tempo de reação 
em minutos
I 0,2 1
II 2 5
III 4 15
IV 4 20
Pela análise dos dados contidos na tabela acima, é correto afir-
mar que:
a) a velocidade média da reação na amostra I é maior que na 
amostra II.
b) a quantidade de hidrogênio desprendida na amostra II é 
maior do que na amostra IV.
c) a velocidade média da reação na amostra III é igual à da 
amostra IV.
d) a velocidade média de reação na amostra IV é a metade da 
velocidade média de reação na amostra II.
e) a quantidade de hidrogênio desprendido na amostra III é me-
nor do que na amostra IV.
Resolução:
Antes de avaliarmos as alternativas, como o exercício fala em 
velocidade média, devemos calculá-la para cada uma das amos-
tras. Para isso, basta dividir a massa consumida pelo tempo:
Amostra 1: 0,2 / 1 = 0,2 g/min
Amostra 2: 2,0 / 5 = 0,4 g/min
Amostra 3: 4,0 / 15 = 0,26 g/min
Amostra 4: 4,0 / 20 = 0,2 g/min
Com as velocidades de cada amostra, agora podemos avaliar 
cada um dos itens:
• Item a: errado porque a velocidade da amostra 1 é menor 
que a da amostra 2;
• Item b: errado porque quanto maior é a massa do reagen-
te, maior é a quantidade de produto formado;
• Item c: errado porque as amostras 1 e 4 têm a mesma 
velocidade;
• Item e: errado porque a quantidade de magnésio utilizada 
é a mesma; logo, a quantidade de hidrogênio desprendido 
será a mesma.
Alternativa D