Aula_4_cinética

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CINÉTICA 
QUÍMICA 
O que é cinética química? 
1. Do grego kinetiké = movimento 
(por extensão, velocidade) 
2. Do francês chimique = química 
(por extensão, estudo dos fenômenos químicos) 
Cinética Química 
Parte da Química que estuda a velocidade das reações e os 
fatores que a influenciam. 
Reações Químicas Rápidas Lentas 
Moderadas 
Essas reações podem apresentar diferentes 
velocidades. Daí, a importância de estudá-las, 
visando ao seu melhor aproveitamento. 
Reação muitíssimo lenta . . . 
A formação da ferrugem 
 pode demorar anos. 
4Fe + 3O2  2Fe2O3 
Reação muito lenta . . . 
A fermentação do suco de 
uva para produzir vinho 
demora meses. 
 C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 
 glicose etanol 
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 
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 
Reação rápida . . . 
O “escurecimento” de uma fruta demora 
minutos e é devido à conversão da 
hidroquinona* em benzoquinona**. 
 *claro **escuro 
Reação muito rápida . . . 
Decomposição da água 
oxigenada é imediata. 
 catalase* 
H2O2  H2O + O2 
 *enzima catalisadora. 
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 Química 
A B 
t 
[ ] 
Cinética Química 
Velocidade Média (Vm) de uma Reação em Função 
das Substâncias 
É a razão entre a quantidade consumida ou produzida da 
substância e o intervalo de tempo (∆t) em que isso ocorrreu. 
t
Adeãoconcentraçdaiaçãovar
Vm


t
BdeãoConcentraçdaVariação
Vm


     
inicialfinal tt
InicialFinal
t
Vm






 
t
reagentes
Vm



 
t
produtos
Vm



Velocidade Média (Vm) de uma Reação em Função 
das Substâncias 
Velocidade de uma reação é a grandeza que mede as quantidades 
(mols/l) de reagentes (e de produtos) por unidade de tempo. 
Praticando... 
Dada a reação química: 
 
2N2O5(g)  4NO2(g) + O2(g) 
Foram realizados experimentos com a reação e, 
 à medida que o tempo passou, as concentrações 
 de reagentes e de produtos foram medidas. 
Os dados constam na tabela. 
1. Qual a velocidade média no intervalo 0min a 5min? 
2. Qual a velocidade média no intervalo 20min a 30min? 
Praticando... 
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 
1.ª parte: 
2.ª parte: 
Cinética Química 
Como calcular a velocidade de uma reação quando a 
proporção entre o número de mols é diferente? 
2 HI(g) H2(g) + I2(g) 
A velocidade da variação de concentração do HI é 
duas vezes maior que a velocidade da variação de 
concentração do H2 
Velocidade Média (Vm) de uma Reação 
Condições para que ocorra uma Reação 
 Os reagentes devem estar em contato 
 Afinidade química entre os reagentes 
Teoria da Colisão 
 As moléculas dos reagentes devem colidir entre si 
 A colisão deve ocorrer com geometria favorável 
 
A Teoria das Colisões 
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 
A Teoria das Colisões 
Colisão muito suave . . . 
H 
H 
+ 
I 
H 
I 
 
H 
I 
I 
+ 
Reação não ocorre. 
A Teoria das Colisões 
Colisão com má orientação . . . 
H H + 
I 
H 
I 
 
H 
I 
I 
+ 
Reação não ocorre. 
A Teoria das Colisões 
Colisão efetiva . . . 
H 
H 
+ 
I H 
I 
 
H 
I 
I 
Reação ocorre. 
Teoria da Colisão 
 Para que a colisão seja efetiva é necessário que os 
reagentes adquiram uma energia mínima 
denominada energia de ativação. 
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. 
Se a energia não for suficiente, a colisão pode acontecer, mas não 
há rompimento das ligações dos reagentes para que ocorra reação. 
Complexo Ativado: estado intermediário formado 
entre reagentes e produtos, em cuja estrutura existem 
ligações enfraquecidas e formação de novas ligações 
H-------I 
H I 
H2 I2 
Reagentes 
Complexo 
Ativado 
2 HI 
Produtos 
I 
I 
H 
H 
I H 
I H 
I H 
I H 
Cinética Química 
Quanto menor for a 
energia de ativação 
exigida, maior a velocidade 
da reação. 
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma 
Reação 
 Superfície de Contato 
Quanto maior a superfície de contato, maior será a velocidade da 
reação. 
 
 
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 Influenciam a Velocidade de uma 
Reação 
 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. 
Regra de Van’t Hoff 
“A cada aumento de 
10°C na temperatura de 
uma reação química, a 
velocidade tende a se 
duplicar.” 
Efeito da temperatura... 
 
 
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 alteram a velocidade de uma RQ 
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 alteram a velocidade da reação 
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 alteram a velocidade da reação 
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 alteram a velocidade da reação 
A reação de decomposição da 
água oxigenada pela luz é 
fotólise. 
Luz . . . 
 
 
Fatores que alteram a velocidade da reação 
Eletricidade . . . 
Eletrólise da água. 
É uma maneira de fornecer 
energia de ativação, 
por exemplo, para a 
decomposição da água. 
Fatores que Influenciam a Velocidade da Reação 
 Presença de Catalisador 
É uma substância que aumenta a velocidade da 
reação, diminuindo a energia de ativação para os 
reagentes atingirem o complexo ativado. No entanto 
eles não participam da formação do produto, sendo 
completamenteregenerados no final 
Fatores que Influenciam a Velocidade da Reação 
 Presença de Catalisador 
Sem catalisador 
Com catalisador 
 Os catalisadores criam um caminho mais favorável para a 
reação 
 Os catalisadores não são consumidos durante a reação 
 Os catalisadores não alteram a variação de entalpia da 
reação 
Como o catalisador age? 
 Os catalisadores diminuem a energia de ativação da 
reação 
Fatores que Influenciam a Velocidade da Reação 
 Concentração dos Reagentes 
Quanto maior a concentração de partículas dos 
reagentes, maior será o número de colisões efetivas 
e consequentemente maior a velocidade da reação. 
Concentração dos Reagentes… 
 
A velocidade de uma reação é diretamente 
proporcional à concentração dos reagentes ou seja: 
 C   V e  C   V 
 
Obs : para gases concentração é o mesmo que pressão parcial do gás 
 
 
 O aumento da concentração provoca um aumento 
no número de moléculas no mesmo espaço, o que 
faz com que seja maior o número de choques e 
ocorra maior quebra de ligações favorecendo a 
reação. 
 
 
 
Cinética Química 
Lei da Ação das Massas 
 (1833-1902), Cato Guldberg e Peter Waage 
“A cada temperatura, a velocidade de uma reação é 
diretamente proporcional ao produto das 
concentrações dos reagentes, elevadas a 
expoentes determinados experimentalmente” 
Cinética Química 
Lei da Ação das Massas 
“A cada temperatura, a velocidade de uma reação é 
diretamente proporcional ao produto das 
concentrações dos reagentes, elevadas a 
expoentes determinados experimentalmente” 
aA + bB => cC + dD 
V = k [A] [B]β 
K é uma constante da velocidade a uma dada temperatura 
 e β são expoentes determinados experimentalmente 
Cinética Química 
Reação Elementar 
aA + bB => cC + dD 
V = k [A]a [B]b 
Quando a reação química se desenvolve em uma única 
etapa, dizemos que a reação é elementar. 
Numa reação elementar, os expoentes a que devem ser 
elevadas as concentrações dos reagentes na expressão 
da velocidade são os próprios coeficientes dos 
reagentes na equação balanceada 
Cinética Química 
Reação Elementar 
1 H3O
+ + 1 OH- => 2 H2O 
V = k [H3O
+] [OH-] 
Numa reação elementar, os expoentes a que devem ser 
elevadas as concentrações dos reagentes na expressão 
da velocidade são os próprios coeficientes dos 
reagentes na equação balanceada 
Cinética Química 
Reação Não-Elementar 
A etapa lenta é a etapa determinante da velocidade da 
reação 
Quando a reação se desenvolve em duas ou mais etapas 
distintas, a velocidade da reação depende apenas da 
velocidade da etapa lenta. 
Cinética Química 
Reação Não-Elementar 
A etapa lenta é a etapa determinante da velocidade da 
reação 
2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O 
Etapa I 1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O (lenta) 
Etapa II 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O (rápida) 
Reação Global 2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O 
Cinética Química 
Reação Não-Elementar 
2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O 
Etapa I 1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O (lenta) 
Etapa II 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O (rápida) 
Reação Global 2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O 
A velocidade da reação global será determinada pela 
velocidade da etapa I 
V = k [H2] [NO]
2 
Cinética Química 
Reação Não-Elementar 
2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O 
E
n
e
rg
ia
 d
e
 a
ti
v
a
ç
ã
o
 
Caminho da reação 
1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O 
Etapa I Etapa II 
Cinética Química 
Ordem de uma reação 
Chamamos de ordem de uma reação a soma de todos 
os expoentes que aparecem na expressão da 
velocidade da reação 
aA + bB + cC => dD + eE + fF 
V = k [A]a [B]b [C] 
Ordem da reação:  + β +  
Cinética Química 
Ordem de uma reação 
Podemos expressar a ordem de uma reação em relação 
a um determinado reagente: 
Ordem da reação em relação a A =  
Ordem da reação em relação a B = β 
Ordem da reação em relação a C =  
A ordem da reação em relação a um reagente indica a 
dependência existente entre a concentração desse 
reagente e a velocidade da reação global. 
Cinética Química 
Ordem de uma reação 
A ordem da reação em relação a um reagente indica a 
dependência existente entre a concentração desse 
reagente e a velocidade da reação global. 
2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O 
V = k [H2] [NO]
2 
Ordem da reação: 1 +2 = 3 (3ª ordem) 
Ordem da reação em relação ao H2: 1ª ordem, v = k [H2] 
Ordem da reação em relação ao NO: 2ª ordem, v = k [NO]2 
Cinética Química 
Ordem de uma reação 
V = k [H2] [NO]
2 
Ordem da reação em relação ao H2: 1ª ordem, v = k [H2] 
Se dobrarmos a concentração do H2 e mantivermos a 
concentração do NO constante, a velocidade da reação 
dobra. 
2 V = k [2 H2] [NO]
2 
Cinética Química 
Ordem de uma reação 
V = k [H2] [NO]
2 
Ordem da reação em relação ao NO: 2ª ordem, v = k [NO]2 
Se dobrarmos a concentração do NO e mantivermos a 
concentração do H2 constante, a velocidade da reação 
quadruplica. 
4 V = k [H2] [2 NO]
2 
Cinética Química 
Ordem de uma reação 
aA + bB + cC => dD + eE + fF 
Experiência [A] [B] [C] Velocidade/mol
(L.min-1) 
1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V1 = 0,5 
2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V2 = 2,0 
3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V3 = 2,0 
4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V4 = 16,0 
Cinética Química 
Ordem de uma reação 
Experiência [A] [B] [C] Velocidade/mol
(L.min-1) 
1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V1 = 0,5 
2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V2 = 2,0 
3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V3 = 2,0 
4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V4 = 16,0 
Comparando 1ª e 2ª 
v = k [A]2 
4 v = k [2 A]2 
Cinética Química 
Ordem de uma reação 
Experiência [A] [B] [C] Velocidade/mol
(L.min-1) 
1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V1 = 0,5 
2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V2 = 2,0 
3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V3 = 2,0 
4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V4 = 16,0 
Comparando 2ª e 3ª 
v = k [B]0 
Cinética Química 
Ordem de uma reação 
Experiência [A] [B] [C] Velocidade/mol
(L.min-1) 
1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V1 = 0,5 
2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V2 = 2,0 
3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V3 = 2,0 
4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V4 = 16,0 
Comparando 3ª e 4ª 
v = k [C]3 
8 v = k[2 C]3