Cinética química

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FACULDADE DOM PEDRO II 
CURSO DE FARMÁCIA 
DISCIPLINA: QUÍMICA APLICADA A FARMÁCIA 
PROFA. DRA. CRISTIANE FAHNING 
CINÉTICA QUÍMICA 
Cinética Química 
 A cinética química é o estudo das velocidades e mecanismos das 
reações químicas. 
 
 Em geral, a velocidade de uma reação é determinada: 
 pelas propriedades dos reagentes, 
 pelas concentrações dos reagentes, 
 pela temperatura. 
 A velocidade de reação mede quão rapidamente um reagente é consumido 
ou um produto é formado, durante a reação. 
 
 Considere a reação: NO2(g) + CO(g) → CO2(g) + NO(g) 
 
 A velocidade para cada substância pode ser dada como: 
 
 Velocidade de consumo do NO2 = - ∆(NO2)/ ∆ t Velocidade de formação do CO2 =+ ∆ (CO2)/ ∆ t 
 
 Velocidade de consumo do CO =- ∆(CO)/ ∆ t Velocidade de formação do NO = + ∆(NO)/ ∆ t 
 
Velocidade das reações 
Lei de velocidade 
 
 A velocidade de uma reação pode ser expressa em função das 
concentrações dos reagentes através da Lei de Velocidade da 
reação, que tem a forma geral: 
 v = k.[A]m.[B]n 
 onde [A] e [B] são as concentrações molares dos reagentes A e B, k é constante 
de velocidade da reação, o expoente m é a ordem da reação em relação ao 
reagente A e n é a ordem da reação em relação ao reagente B 
Ordem de uma reação 
Ordem de reação é a soma dos valores das potências a que as 
concentrações de reagentes se encontram elevadas na equação cinética 
da reação (lei de velocidade). 
 
Ordem zero: se a alteração da concentração desse reagente não causa alteração na 
velocidade; 
Primeira ordem: se duplicar a concentração, duplica a velocidade da reação também; 
Segunda ordem: se duplicar a concentração, quadruplica a velocidade da reação 
também; 
Ordem n em relação a um reagente: se duplicar a concentração aumenta de 2n a 
velocidade da reação. 
Tempo de meia vida 
 Tempo de meia-vida (t 1/2): 
é o tempo necessário para 
que a concentração de uma 
reagente diminua para 
metade do seu valor inicial. 
 
 Dependente da ordem da 
reação! 
Resumindo... 
Ordem da reação Lei da velocidade Tempo de meia-vida 
0 V = K t1/2 = [A]0 
 K 
1 V = K.[A] t1/2 = ln 2 
 K 
 
2 V = K.[A]2 t1/2 = 1 _ 
 K[A]0 
 
Exemplos: 
 1- A hidrólise da sulfacetamida segue cinética de primeira ordem com constante de 
velocidade k=9,0 x 10-6 s-1, a 120ºC. Calcular o tempo de meia-vida da sulfacetamida. 
 
 2- Em uma dada temperatura, a decomposição do N2O3 em NO2 e NO é de segunda 
ordem, com K = 3,2x10-4 s-1 . Considerando que a concentração inicial de N2O3 é de 10 
mol/L, qual o tempo de meia vida dessa reação? 
 
 3- A sacarose (C12H22O11) se decompõe em glicose e frutose em solução ácida. 
 A velocidade da reação é dada por: V = k[C12H22O11]. 
 Sabendo que K = 0,208 h-1 a 25ºC, qual o tempo necessário para que 50% da 
concentração inicial de sacarose reaja nessa temperatura? 
Velocidade das reações 
 Fatores que afetam a velocidade das reações: 
 
Concentração dos reagentes: Quanto mais concentrado mais rápido é a 
velocidade. 
 
Estado físico dos reagentes: A velocidade segue esta ordem: gases > soluções > 
líquidos puros > sólidos. 
 
Luz: A presença de luz pode acelerar certas reações químicas (FOTOSSENSÍVEIS). 
 
 
 Fatores que afetam a velocidade das reações: 
 Temperatura: A velocidade das reações aumenta com o aumento da 
temperatura. 
 
 Equação de Arrhenius permite calcular a variação da constante de velocidade 
com a temperatura. 
 
 lnK = lnA – Ea_ . 1_ 
 R T 
Velocidade das reações 
K : Constante de velocidade 
A: Frequência de colisões 
Ea: Energia de ativação 
R: Constante dos gases 
T: temperatuta 
 Fatores que afetam a velocidade das reações: 
 Presença de um catalisador ou inibidor: Catalisador acelera e inibidor diminui a 
velocidade de uma reação química; 
 
 Catalisadores/Inibidores 
 São substâncias que, quando presentes, aumentam (catalisador) ou diminuem 
(inibidor) a velocidade das reações químicas, sem serem consumidos. 
 Os catalisadores/inibidores encontram “caminhos alternativos” ou seja, outra rota 
reacional que apresenta uma menor energia de ativação (catalisador) ou maior energia 
de ativação (inibidor). 
Velocidade das reações 
Velocidade das reações 
 
 Energia de ativação 
 Energia de ativação é a energia mínima necessária 
para que a reação ocorra. 
 
 A fim de reagir, as moléculas no estado inicial 
devem adquirir uma energia adicional (energia de 
ativação ou energia livre de ativação); a reação 
então e apenas nesta condição se desenvolverá 
espontaneamente para o estado final que possui 
energia menor que a do estado inicial. 
Catálise Enzimática 
Enzimas são catalisadores biológicos. 
 
As enzimas atuam apenas sobre moléculas 
especificas, chamadas substratos (ou seja, 
reagentes), deixando inalterado o resto do sistema. 
Uma enzima é tipicamente uma proteína de 
dimensões elevadas que contém um ou mais centros 
ativos. 
Nos centros ocorrem as interações com as 
moléculas de substrato. 
Os centros ativos têm estruturas compatíveis 
apenas com certas moléculas (modelo chave-
fechadura). 
As reações de degradação nos medicamentos ocorrem a velocidades definidas e são 
de natureza química. 
Dependem da concentração dos reagentes, temperatura, pH, radiação ou da presença 
de catalizadores. 
oPerda de potência do fármaco 
oMudança de aparência física 
 
oFormas de degradação: 
 
 
Estabilidade de medicamentos 
o Hidrólise 
o Decomposição fotoquímica 
o Oxidação 
Aplicações da cinética 
Estudos de degradação térmica 
 A matéria-prima, carbocisteína, foi analisada de acordo com o preconizado na 
Farmacopéia Européia (2004) e na Farmacopéia Brasileira (1988). 
 
 As amostras de xarope foram analisadas no tempo zero e dispostas em estufas nas 
condições: 
40 ºC, avaliadas nos períodos de 72, 81, 90, 100 e 120 dias; 
50 ºC, analisadas nos períodos de 12, 24, 54, 72, 84 e 96 dias; 
60 ºC, avaliadas nos períodos de 3, 6, 12, 18, 27 e 30 dias; 
70 ºC, analisadas nos períodos de 3, 5, 9, 11, 15 e 21 dias. 
 1- Propriedade organolepticas: 
◦ Odor: canela e rum odor desagradável 
 
◦ Coloração: Amarela Castanho escuro 
 
1 2 3 
o Tubo 1: carbocisteína xarope (amostra de referência 
futura); 
o Tubo2: carbocisteína xarope 
o Tubo 3: carbocisteína xarope submetida a 50 ºC durante 
96 dias. 
Estudos de degradação térmica 
 2- Contaminação microbiológica: As amostras analisadas não apresentaram 
contaminação microbiológica. 
◦ Este dado comprova a eficiência do conservante utilizado na formulação. 
 
 3- pH e teor de carbocisteína: 
 Temperatura 
(°C) 
Tempo 
(dias) 
pH inicial pH final Concentração inicial 
(mg/mL) 
Concentração final 
(mg/mL) 
 
40 120 5,63 5,44 104 57 
50 96 5,63 5,77 104 86 
60 30 5,63 5,52 108 61 
70 21 5,63 5,75 102 43 
Estudos de degradação térmica