Cinética Química

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
CINÉTICA QUÍMICA
Disciplina: Química I
Professora: Jéssica Aline Santos Lemos
1. Cinética Química
Cinética
• Tempo fundamental;
• Velocidade de reação;
O que as imagens abaixo têm em comum?
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Formação de cavernas...
Corrosão de metais por ferrugem... Explosão de dinamites...
Queima do cigarro...
O segredo é a velocidade!
• Para formar as estalactites e estalagmites de
uma caverna, demora milhares (ou milhões) de
anos;
• A corrosão de um metal demora alguns meses
(ou anos);
• Um cigarro é consumido em cerca de 1
minuto;
• Uma dinamite explode instantaneamente.
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QUÍMICA, 2º Ano
Cinética Química
Seja Bem-
Vindo a Bento 
Gonçalves
Seja Bem-
Vindo a Caxias 
do Sul
Hora da saída: 11:45 
Hora da chegada: 12:45 
Distância Bento-
Caxias: 40 km
hkm
h
km
t
d
Vm 40
1
40




Velocidade Média?
Cinética Química é...
O estudo da velocidade das reações químicas!
A velocidade média vm (ou rapidez) de uma reação
química é...
• A relação entre o que foi consumido (ou formado) e o
tempo transcorrido.
Para a reação: aA + bB cC + dD
Temos, matematicamente:
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Em termos de quantidade de matéria
t
n
t
n
v PRODREAGm






QUÍMICA, 2º Ano
Cinética Química
Atenção!
• Em aA + bB  cC + dD: a, b, c e d são os coeficientes
estequiométricos da equação química balanceada;
• Na equação da velocidade média, o sinal negativo no 1º
membro significa que o número de mols (quantidade de
matéria) está diminuindo, ou seja, que o reagente está
sendo consumido;
• Se não quisermos trabalhar com números negativos,
podemos colocar o módulo matemático na equação:
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t
n
t
n
v PRODREAGm






QUÍMICA, 2º Ano
Cinética Química
E se...
• A situação problema fornecer os dados de concentração
para reagentes e produtos, em vez da quantidade química
(número de mols), utilizamos:
• Quisermos saber a relação entre as velocidades médias 
de reagentes e produtos, temos:
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t
D
t
C
t
B
t
A
vm












][][][][
d
v
c
v
b
v
a
v
DCBA mmmm 
Relação entre velocidades
Em termos de quantidade de 
matéria
a, b, c, d = Coeficientes estequiométricos
QUÍMICA, 2º Ano
Cinética Química
Exemplo:
Considere a reação química representada pela seguinte
reação:
Num determinado instante de tempo da reação, verifica-se
que o oxigênio está sendo consumido a uma velocidade de
2,4  10-2 mol L-1 s-1. Nesse tempo, qual é a velocidade de
consumo NO2?
)(52)(2)(2
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ggg
ONONO 
Podemos observar como variam as concentrações e 
a velocidade graficamente:
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A concentração dos 
reagentes diminui com 
o tempo
A concentração dos 
produtos aumenta com o 
tempo
A velocidade diminui 
QUÍMICA, 2º Ano
Cinética Química
[R]
tempo tempo tempo
I II III
velocidade[P]
• Velocidade Instantânea: é aquela que mede a real
velocidade em um determinado instante, ou seja, em intervalo
de tempo infinitesimal.
Velocidade média e instantânea das Reações Químicas
dDcCbBaA 
       
dt
Dd
ddt
Cd
cdt
Bd
bdt
Ad
a
Vreação
1111

Leis de velocidade e ordem de reação
dDcCbBaA 
   nm BAkvelocidade 
Experimentalmente, verificou-se que a velocidade de uma reação
depende das concentrações de um ou mais reagente e de uma
constante k através da seguinte lei:
Onde k é a constante de velocidade que varia com a temperatura;
m e n geralmente são números inteiros e indicam a ordem de uma
reação;
Leis de velocidade e ordem de reação
)(22
)(2)(252
2
42
)()(
)(
g
gg
HIIH
ONOON
gg
g

  
  22
52
IHkvelocidade
ONkvelocidade


Determinando a lei de velocidade
Experimento [A] (mol/L) [B] (mol/L) Velocidade Inicial 
(mol L-1 s-1)
1 0,100 0,100 4,0 10-5
2 0,100 0,200 4,0 10-5
3 0,200 0,100 16,0 10-5
A velocidade inicial de uma reação A+BC foi medida para várias 
concentrações iniciais diferentes de A e B, e os resultados são como 
seguem:
Qual a lei de velocidade para esta reação?
Teoria das Colisões
• Condições para ocorrência das reações:
1. afinidade entre os reagentes;
2. contato apropriado entre os reagentes.
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Ocorre reação:
Não ocorre reação:
Complexo 
Ativado
Antes da reação Após a reação
Antes da reação Após a reação
Complexo 
Ativado
QUÍMICA, 2º Ano
Cinética Química
A velocidade das reações depende...
• da frequência dos choques;
• da energia (violência) dos 
choques  colisões eficazes;
• da orientação apropriada das 
moléculas.
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QUÍMICA, 2º Ano
Cinética Químicac
X Y Z W
+ +
+
Geometria adequada para a 
formação Z e W
Geometria inadequada para a 
formação Z e W
Complexo Ativado
• Estado intermediário (de transição) entre reagentes e
produtos.
Reagentes  Complexo Ativado  Produtos
Reação do tipo:
A + B  C + D
EAB = Energia do Complexo Ativado
EA+B = Energia dos Reagentes
EC+D = Energia dos Produtos
QUÍMICA, 2º Ano
Cinética Química
A B AB C D
+ +
energia de 
ativação
reagentes complexo produtos
energia de 
formação
+
+
EAB
EA+B
EC+D
Energia (kcal/mol)
Complexo ativado
Caminho da reação
Reagentes
Energia de Ativação (Ea)
• Energia mínima necessária que os reagentes
devem ter para a formação do complexo
ativado.
Energia de Ativação = Barreira
Podemos entender a energia de
ativação como uma barreira que
os reagentes devem ultrapassar
para chegar no complexo ativado!
Energia de Ativação (Ea)
“é a valor mínimo de energia que as moléculas dos 
reagentes devem possuir para que uma colisão 
entre elas seja eficaz”
Energia de ativação Velocidade da reaçãoX 
Representação gráfica da (Ea)
Representação gráfica da (Ea)
Fatores que influenciam a velocidade 
de uma reação química
Aumento da 
Concentração
Por que abanamos o fogo?
Num churrasco (ou numa situação
como a da figura ao lado), ao
abanarmos o fogo, aumentamos a
concentração de gás oxigênio (O2)
disponível para ser queimado.
Consequentemente, a velocidade da
reação aumentará, fazendo com que
a labareda aumente!
Fatores que influenciam a velocidade de 
uma reação química
Temperatura
Para que serve a geladeira?
Colocamos alimentos na geladeira
para conservá-los. A baixa
temperatura da geladeira diminui a
velocidade das reações químicas
responsáveis por apodrecer
alimentos, como carnes e legumes
Fatores que influenciam a velocidade de 
uma reação química
Superfície de contato
Quer cozinhar
batatas mais
rapidamente?
Se colocarmos as batatas
em pequenos pedaços
para cozinhar,
economizaremos gás de
cozinha.
Ao fatiarmos a batata,
aumentamos seu contato
com a água quente,
fazendo com que cozinhe
mais rapidamente!
O que é catalisador químico?
• Catalisadores são substâncias que
aumentam a velocidade das reações
químicas, sem serem efetivamente
consumidos.
• Atenção: Os catalisadores podem
ser regenerados após a reação
ocorrer.
• Catalisadores fazem parte de nossa
vida, como no caso das colas Epóxi,
em que uma das massas é o
catalisador – que acelera o
endurecimento da cola.
Por que tais Fatores influenciam a 
velocidade?
• Explicações baseadas no princípio:
Quanto maior o númerode colisões  Maior a velocidade
1. Temperatura (T)
• Quanto maior a temperatura  Maior a agitação  Maior o
número de choques  Maior velocidade.
2. Superfície de contato (SC)
• Quanto maior a SC  Maior o número de choques 
Maior velocidade.
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Por que tais Fatores influenciam a 
velocidade?
3. Concentração dos reagentes
• Quanto maior a concentração dos reagentes 
maior número de choques  Maior
velocidade.
4. Catalisador
• Aumenta a velocidade das reações, diminuindo
a energia de ativação.
Como atua o catalisador?
Enzimas são 
catalisadores 
naturais
Fique Atento!
Inibidores são 
substâncias que 
diminuem a 
velocidade das 
reações!
Energia de 
ativação sem 
enzima
Energia total 
liberada na 
reação (H)
Coordenada de reação
Maior Energia de Ativação!
Menor Energia de Ativação!
Energia
Sem enzima
Energia de 
ativação 
com enzima
Coordenada de reação
com 
enzima
Reagentes
e.g. C5 H12 O6 + O2
Produtos
CO2 + H2O