Aula 2 - QG II - 08-agosto-2013

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QUÍMICAQUÍMICA
A Ciência CentralA Ciência Central
9ª Edição9ª Edição
Química Geral II
Profª. Drª Livia Melo Carneiro
livia@dequi.eel.usp.br
08/08/2013
Concentração e tempo
Cinética Química
Como a concentração de um reagente varia com o
tempo?
Quanto de penicilina sobrará em uma formulaçãoQuanto de penicilina sobrará em uma formulação
após 6 meses?
Fórmulas derivadas das Leis de velocidade
Lei de Velocidade Integrada
Fórmulas derivadas das Leis de 
velocidade das reações medidas 
experimentalmente
Uma lei de velocidade integrada dá a 
concentração de reagentes ou produtos em 
qualquer instante da reação 
A velocidade é constante em k
A diferença das concentrações de um reagente entre o valor inicial [A]0 e
o instante de interesse é diretamente proporcional ao tempo.
Lei de velocidade integrada de uma 
reação de Ordem Zero
Lei de velocidade integrada de uma 
reação de 1ª Ordem
O gráfico da concentração de um reagente em uma reação de primeira
ordem tem decaimento exponencial: a variação de concentração é
inicialmente rápida e torna-se mais lenta à medida que o reagente é
consumido.
Lei de velocidade integrada de uma 
reação de 1ª Ordem
[�]� = [�]0�
−	� [�]� = [�]0�
−	� 
Exemplo:
Que concentração de N2O5 permanece 10 min (600s) após o 
início de sua decomposição, em 65ºC, sabendo que a 
concentração inicial era 0,04 mol/L?
Dados:
Velocidade de decomposição de N2O5= k [N2O5]
K = 5,2.10-3 s-1
1,77.10-3mol/L
�Uma aplicação importante da lei de velocidade
integrada é a confirmação de que uma reação é
efetivamente de 1ª Ordem e a medida da constante de
velocidade
Se fizermos um gráfico de ln[A] em função do tempo
deveríamos obter uma reta de inclinação –k e intercepto [A]0
�Exemplo: Quando o ciclopropano (C3H6) é aquecido em�Exemplo: Quando o ciclopropano (C3H6) é aquecido em
500ºC (773K), ele se transforma no isômero propeno. Os
dados da tabela mostram as concentrações de ciclopropano
medidas em vários instantes diferentes, após o início da
reação. Confirme que a reação é de primeira ordem em C3H6
e calcule a constante de velocidade.
t (min) 0 5 10 15
[C3H6] mol/L 1,5.10
-3 1,24.10-3 1,1.10-3 0,83.10-3
�Gráfico de ln [C3H6] em função do
tempo.
�k = -inclinação, portanto:
t (min) 0 5 10 15
[C3H6] mol/L 1,5.10
-3 1,24.10-3 1,1.10-3 0,83.10-3
ln[C3H6] -6,50 -6,69 -6,91 -7,09
�k = -inclinação, portanto:
k = 0,04 min-1
1,7 min 13,3 min
Meia-vida de reações de 1ª Ordem
Tempo de meia-vida de uma substância: É o 
tempo necessário para que sua concentração 
caia pela metade do valor inicial.
�1
2�
=

�2
	
=
0,693
	
 
Duas reações de primeira ordem 
com duas constantes de velocidade 
diferentes
Em uma reação de primeira ordem a 
meia-vida é constante, não importa a 
concentração inicial, metade do 
reagente terá sido consumido naquele 
mesmo t1/2.
Lei de velocidade integrada de uma 
reação de 2ª Ordem
Exercício1 : Cinética de decomposição do H2O2
A reação de decomposição de Peróxido de Hidrogênio pode ser monitorada
por sua reação com Permanganato de Potássio contido em solução 0,1 mol/L, em
meio Ácido Sulfúrico.
a) Se após 300 s do início da reação de decomposição, cerca de 5 mL da mistura
reacional forem titulados com exatamente 35,1 mL da solução do oxidante, qual
a velocidade da reação nesse período?
b) Se em t=350s forem gastos 33,4mL da solução titulante, qual a velocidade
instantânea?
c) Qual a ordem da reação e o valor de k?
Dados: Dados: 
Tempo (s) Conc. (mol/L) 
0 2,32 
600 1,49 
1200 0,98 
1800 0,62 
3000 0,25 
Utilizando as equações integradas para determinação da ordem de reação
(linearização dos pontos)
y = -0,00065x + 1,96787
R² = 0,91399
0,5
1
1,5
2
2,5
y = 0,00114x + 0,09138
R² = 0,90970
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
Ordem Zero 2ª Ordem
Tempo 1/[H2O2]
0 0,431
300 0,570
350 0,600
600 0,671
1200 1,020
1800 1,613
3000 4,000
Tempo [H2O2]
0 2,320
300 1,755
350 1,670
600 1,490
1200 0,980
1800 0,620
3000 0,250
0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
y = -0,00073x + 0,81412
R² = 0,99816
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
0
0,5
1
0 1000 2000 3000 4000
1ª Ordem
Tempo ln [H2O2]
0 0,841
300 0,562
350 0,513
600 0,398
1200 -0,020
1800 -0,478
3000 -1,386
Exercício 2:
• A 328 K, a pressão total na decomposição de pentóxido de dinitrogênio a NO2 e O2
variou com o tempo como mostrado nos dados seguintes. Use os dados para
encontrar a ordem, a constante de velocidade da reação e a velocidade em
mol/L.min. a cada tempo.
Tempo (min) Pressão (kPa)Tempo (min) Pressão (kPa)
0 27,3
5 43,7
10 53,6
15 59,4
20 63,0
30 66,0
Tempo (s) [N O ] (10-3
Os dados seguintes foram coletados para a reação abaixo, a 25ºC.
2N2O5→ 4 NO2 + O2
•Coloque em gráfico apropriado os dados para determinar a ordem da reação
•A partir do gráfico, determine a constante de velocidade.
Exercício 3:
Tempo (s) [N2O5] (10
-3
mol/L)
0 2,15
4000 1,88
8000 1,64
12000 1,43
16000 1,25