Aula 2 Cinética Química

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Aula 2 
Uma reação química ocorre quando um número detectável de moléculas de uma ou mais 
espécies químicas perdem sua identidade e assumem uma nova forma com uma mudança do 
tipo ou número de átomos ou de sua configuração e/ou sua estrutura. 
Classificação das reações quanto às fases presentes e equilíbrio: 
Reação homogênea: Ocorre em uma única fase 
Reação heterogênea: Ocorre em mais de uma fase (geralmente na interface) 
Quanto à reversibilidade: 
Reação irreversível: Ocorre em apenas uma direção e continua nesta direção até que os 
reagentes se esgotem 
 
Reação reversível: Pode ocorrer em ambas as direções, dependendo da concentração dos 
reagentes e produtos em relação às concentrações de equilíbrio. 
 
Velocidades relativas de reação 
Trata-se da velocidade gasta para a reação consumir um reagente (A ou B) ou produzir C ou D. 
 
O componente reage a uma taxa dada por: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aplicando limite: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Como A está sendo consumido: 
 
 
 
 
 
Analogamente 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Porém, a taxa de reação (rA*) é uma variável extensiva (depende do volume). É desejável 
expressá-la como uma variável intensiva, logo: 
 
 
 
( 
 
 
) 
Sabendo que Ca = Na/V 
 
 
 
(
 
 
) 
 
 
[ 
 
 
 
 
 
] 
 
 
 
 
 
Logo, 
-rA (em mol/m³s ou mol/dm³.s) trata-se do nº de mols do componente A reagido por unidade 
de tempo e volume. 
Para reações com sólido, a unidade é mol/s.gcat. 
Velocidade para consumo: Sinal negativo (-rA, -rB) 
Velocidade para formação: Sinal positivo (rC, rD) 
As velocidades relativas de reação das várias espécies podem ser obtidas a partir da razão 
entre seus coeficientes estequiométricos: 
Temos então a relação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Por exemplo na reação 
 
Temos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ordem de reação e a Lei de velocidade: 
Em geral, escreve-se a lei de velocidade em função do reagente limitante (A), de forma que a 
velocidade de consumo de A (-rA) depende da temperatura e da composição. Para muitas 
reações, esta velocidade pode ser expressa pelo produto de uma constante de reação kA e uma 
função das concentrações das espécies envolvidas na reação: 
 [ ] 
A expressão algébrica da lei de velocidade é chamada de expressão cinética ou lei de 
velocidade de reação. 
 
Modelos de Leis de Velocidades Elementares 
A dependência da velocidade de reação -rA é, quase sem nenhuma exceção, determinada por 
observações experimentais. Uma das formas mais comuns desta dependência é a lei de 
potência. Neste caso, a lei de velocidade é o produto das concentrações das espécies 
reagentes individuais, cada uma delas elevada a uma potência: 
 
 
 
 
Os expoentes das concentrações conduzem ao conceito de ordem de reação. A reação é de 
ordem “a” em relação ao reagente A, de ordem “b” em relação ao reagente B e de ordem 
global (a+b) se a reação for ELEMENTAR. Ou seja, dizemos que uma reação segue uma lei de 
velocidade ELEMENTAR quando as ordens da reação são idênticas aos coeficientes 
estequiométricos das espécies reagentes. 
 
 
 
 
As unidades de -r são sempre em termos de mol/vol.tempo (ou mol/vol.gcat), enquanto a 
unidade do “k” varia em função da ordem da reação. 
Ordem Lei de velocidade Unidade do k 
0 mol/(dm³.s) 
1 1/s 
2 dm³/(mol.s) 
3 (dm³/(mol)².s
-1 
 
Leis de velocidade Não-Elementares: 
Um grande número de reações homogêneas e heterogêneas não segue leis simples de 
velocidade. Um exemplo é a reação de decomposição do óxido nitroso: 
 
A lei cinética de velocidade é: 
 
 
 
 
Quando a expressão da velocidade é apresentada da forma acima, não podemos caracterizar 
uma ordem global de reação. Neste caso, só podemos falar em ordem da reação quando a 
mesma ocorrer em condições limites. Por exemplo: 
- Em baixas concentrações de O2, a reação pode ser de “aparente” 1ª ordem em relação ao 
óxido nitroso e de primeira ordem globalmente 
- Em altas concentrações de O2, a ordem de reação aparente passa a ser -1 em relação ao 
oxigênio, de 1ª ordem em relação ao óxido nitroso e de ordem global “aparente” igual a zero. 
Expressões desse tipo são muito frequentes quando os reagentes são líquidos ou gasosos e há 
a presença de catalisadores sólidos. 
 
Reações Reversíveis: 
No equilíbrio, a velocidade de reação de todas as espécies é igual a zero (-rA = 0). Isto é, para a 
reação geral: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A unidade de Kc é (mol/dm³)d+c-a-b 
Considere a reação de formação de hidrogênio e bifenila a partir de benzeno: 
 
 
Ou 
 
 
O benzeno está sendo consumo na reação direta através da forma: 
 
Sendo a velocidade de desaparecimento de benzeno: 
 
 
Ou seja, 
 
 
Para a reação inversa: 
 
A velocidade de formação do benzeno é 
 
A velocidade de formação do benzeno resultante é a soma das velocidades de formação a 
partir da reação direta e reação inversa. 
 
 
Multiplicando ambos os lados por -1, temos a lei de velocidade de consumo do benzeno. 
 
 ( 
 
 
 
 ) 
Substituindo os k’s pela constante de equilíbrio: 
 ( 
 
 
 
)