AULA I CINÉTICA QUIMICA

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Prof. Laercio Gomes de Oliveira
Departamento de Engenharia Química
Universidade Federal de Campina Grande
Laercio@deq.ufcg.edu.br
maio / 2011
DISCIPLINA: QUÍMICA
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Ementa
Velocidade de reação;
 1. A concentração e a velocidade de reação;
 2. A velocidade instantânea de reação;
 3. As leis de velocidade e a ordem de reação.	
Concentração e tempo;
1. Leis de velocidade integrada de primeira ordem;
2. Meia-vida de reações de primeira ordem;
3. Leis de velocidade integrada de segunda ordem
Modelos de reações;
1. O efeito da temperatura;
2. A teoria das colisões;
3. A teoria do complexo ativado;
CINÉTICA QUÍMICA
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Ementa
 Mecanismos de Reação;
 1. Reações elementares;
 2. Leis de velocidade para reações elementares;
 
 Acelerando Reações;
1. A catálise;
2. Catalisadores vivos: as enzimas
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O Universo da Cinética Química
Figura 1 – Reações em um conversor cerâmico catalítico – Fragmentos de hidrocarbonetos não queimados e moléculas de monóxido de carbono e óxido nítrico são convertidas em substâncias menos tóxicas, tais como dióxido de carbono e nitrogênio, por reações na superfície do catalisador.
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Por que precisamos conhecer este assunto?
* - A cinética química nos dá subsídios para entender como as ocorrem em nível atômico, o que nos leva ao coração da química;
* - A cinética química desempenha um papel importante na biologia e na medicina porque a SAÚDE representa um balanço entre um grande número de reações químicas que ocorrem em nosso organismo;
* - O desenvolvimento de CATALISADORES, que são substâncias que fazem com que as reações ocorram mais rapidamente, nos permite obter uma solução para problemas importantes tais como: a FOME no mundo e o desenvolvimento de novos COMBUSTÍVEIS, para gerar energia para várias finalidades. 
* - Será que a química está presente em nosso cotidiano? 
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O que precisamos conhecer previamente?
	É útil conhecer um pouco sobre:
Modelo cinético dos gases;
Existência de constantes de equilíbrio. 
Velocidades de Reação
* O que queremos dizer por “ velocidade “ de uma reação química?
No dia-a-dia, definimos velocidade como a mudança de uma propriedade física dividida pelo intervalo de tempo necessário para que esta mudança ocorra.
Ex. Velocidade de um automóvel
					ΔS - Variação da posição
					Δt - intervalo de tempo
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Velocidade Média de uma Reação Química
	Com a finalidade de caracterizar a lentidão ou a rapidez com que as reações ocorrem, foi introduzida a grandeza velocidade de reação. Para medi-la, determina-se a quantidade de reagentes que é consumida, ou a quantidade de produtos que é formada, em um certo intervalo de tempo:
Chamamos essa velocidade de velocidade média. A quantidade de substância pode ser expressa em: 
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Velocidade Média de uma Reação Química
Em química estamos interessados em quão rapidamente os produtos são formados ou os reagentes são consumidos.
Define-se velocidade de reação como a mudança da concentração de um dos reagentes dividida pelo intervalo de tempo no qual esta ocorre. Para um dado reagente R, a velocidade média de reação será dada por:
Já para um dado produto P, a velocidade média da reação será dada por:
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Ex. Suponha que estamos estudando a reação de desintegração do ácido iodídrico, 2HI(g)  H2(g) + I2(g) e descobrimos que, durante o intervalo de tempo de 100s, a concentração de HI decresceu de 4mmoles por Litro para 3.5 mmoles por Litro. Representaríamos a velocidade de consumo do HI nesta reação como: 
Velocidades instantânea de reação
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Velocidades instantânea de reação
Figura 1 – Reação muito rápida – Explosão de uma série de cargas de dinamite para demolir um prédio antigo. Cada explosão termina em uma fração de segundos. 
Figura 2 – Reação muito lenta – O lento crescimento da corrosão na proa do Titanic no fundo do frio Oceano Atlântico.
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Relação entre a velocidade dos componentes
Seja a reação hipotética aA + bB  cC + dD, como podemos expressar a relação entre a velocidade das cespécies participantes?
VELOCIDADE INSTANTÂNEA
VELOCIDADE MÉDIA
 
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Relação entre a velocidade dos componentes
	Analisemos, então, o que ocorre com a reação C2H2 + 2H2  C2H6. Um químico mediu a quantidade de matéria de C2H6 formado em função do tempo e obteve os seguintes resultados:
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Relação entre a velocidade dos componentes
	Calculando a velocidade média dessa reação no intervalo de 0 min a 4min, para o etano (C2H6) temos:
	Calculando a velocidade média dessa reação no intervalo de 0 min a 4min, para o etano (C2H2) teremos:
	Encontramos o mesmo valor referente ao C2H6, no mesmo intervalo, porém com sinal negativo, uma vez que o C2H2 está sendo consumido (ni > nf ): esse valor indica a velocidade de consumo de C2H2. A fim de que isto ocorra, devemos colocar o sinal negativo na fórmula, para que o valor da velocidade da reação seja o mesmo para qualquer participante no mesmo t.
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Relação entre a velocidade dos componentes
	Vejamos o cálculo da velocidade média da reação no intervalo de 6 a 10 min:
Para o C2H2
Para o C2H6
Para o H2