trabalho Cinética Química

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Cinética Química
Cinética química é o ramo da química que estuda a rapidez das reações químicas, bem como os fatores que a influenciam. A rapidez, ou velocidade, de uma reação química indica a variação da quantidade de reagentes e produtos com o passar do tempo.
Toda reação química necessita de certo tempo para se completar. Algumas reações são extremamente rápidas, como por exemplo, a neutralização entre um ácido e uma base em solução aquosa. Existem, por outro lado, reações extremamente lentas. A velocidade com que ocorrem as reações depende de uma série de fatores, como estado físico dos reagentes, temperatura, concentração dos reagentes, presença de catalisador ou inibidor, superfície de contato (no caso de reagentes sólidos) e a pressão do sistema, no caso de haver reagentes no estado gasoso. O estudo da cinética inclui a compreensão dos modelos que explicam as reações químicas, bem como os fatores que nelas interferem.
 Velocidade das reações químicas 
Rapidez ou velocidade de uma reação é uma grandeza que indica como as quantidades de regente ou produto dessa reação variam com o passar do tempo. É expressa pela variação da concentração, da quantidade de matéria, da pressão, da massa ou do volume, por unidade de tempo.
Vm = | quantidade|
 tempo 
A unidade associada à velocidade da reação depende da propriedade do sistema e da unidade de tempo consideradas. A rapidez da reação diminui com o tempo, ou seja, à medida que os reagentes são consumidos, a reação torna-se mais lenta. Uma das razões para isso é que à medida que a quantidade de reagentes diminui o número de colisões efetivas também diminui.
2.1- Condições indispensáveis
 Para que uma reação entre duas ou mais substâncias ocorra, são necessárias duas condições: as partículas têm que ser colocadas em contato, o mais eficaz possível (por isso os reagentes sólidos devem ser pulverizados ou postos em solução); tem que haver entre os reagentes uma certa afinidade química, uma certa tendência natural para reagir. 2.2- A teoria das colisões Para as reações químicas ocorrerem é necessário haver aproximação e contato entre as partículas reagentes. Essa é a idéia básica da teoria das colisões. Sabemos que as partículas de uma substância química possuem energia própria que faz com que elas fiquem em movimento. Tal movimento dá origem a colisões, e a partir dessas colisões pode ocorrer uma reação química. Para que haja uma reação é necessário que a colisão ocorra com uma energia capaz de provocar um rearranjo de átomos dos reagentes, formando novas ligações. Além do fator energia os choques devem ocorrer segundo uma orientação favorável. A teoria das colisões ainda prevê que a velocidade da reação depende: Da freqüência dos choques entre as moléculas: um maior número de choques por segundo implicará um número maior de moléculas reagindo; Da energia desses choques: uma colisão eficaz terá mais chance de provocar a reação entre as moléculas; De uma orientação apropriada das moléculas no instante do choque: uma colisão frontal será mais eficaz que uma colisão não-frontal e isso dependerá do tamanho e do formato das moléculas reagentes. No instante em que ocorre o choque efetivo forma-se uma estrutura que recebe o nome de complexo ativado e que pode ser definido como um estágio intermediário em que todas as partículas dos reagentes estão agregadas. A energia mínima necessária para formar o complexo ativado é chamada de energia de ativação (Ea).
2.3- Energia de ativação 
Energia de ativação é a energia mínima que as moléculas devem possuir para reagir após um choque. A energia de ativação funciona como uma “barreira” a ser vencida pelos reagentes para que a reação ocorra. Assim, quanto maior for essa energia de ativação, mais lenta será a reação e vice-versa. Somente uma energia de ativação baixa indica que a reação pode ocorrer com velocidade considerável.
 3- Fatores que afetam a rapidez das reações
 3.1- Superfície de contato 
No caso de reações em que participam substâncias em diferentes fases, verifica-se que a rapidez da reação depende da superfície de contato entre essas fases. Assim, quanto mais fragmentado for esse reagente, maior será o número de choques, e maior será a velocidade da reação. 
3.2- Temperatura 
O aumento da temperatura é o principal fator de aumento da velocidade das partículas de um sistema material. Quando a temperatura de um sistema em reação aumenta, a energia cinética média das partículas aumenta o que faz com que tanto a freqüência de colisões como a energia envolvida em cada colisão aumentem. Consequentemente, a quantidade de colisões efetivas aumenta, provocando aumento da rapidez da reação.
 3.3- Concentração 
Aumentando a concentração dos reagentes iremos aproximar suas moléculas, aumentar a freqüência dos choques efetivos e, consequentemente, aumentar a velocidade da reação. Verifica-se experimentalmente que dada uma reação química genérica, sua velocidade será expressa por:
ν= K [A]a [B]b [C]c
3.4- Catalisadores 
Os catalisadores são substâncias que aceleram uma reação sem serem consumidas, ou seja, são regenerados no final do processo. Aumentam a velocidade de uma reação, pois abaixam a energia de ativação. Catálise é o aumento da velocidade da reação provocado pelo catalisador. Existem dois tipos de catálise: homogênea e heterogênea. A homogênea ocorre quando o catalisador forma uma única fase com o sistema. Já a catálise heterogênea ocorre quando o catalisador tem estado físico diferente do sistema, formando duas fases distintas.
3.5- Pressão 
Um aumento da pressão favorece principalmente as reações entre gases, aproximando as moléculas, aumentando a freqüência dos choques entre as moléculas e, portanto, aumentando a velocidade das reações. 
3.6- Luz
 A luz é uma forma de energia e pode interferir na velocidade de algumas reações químicas. Ao atingir os reagentes, ela transfere para eles parte sua energia. Dessa forma, como as partículas reagentes possuem energia maior, a reação ocorre com maior rapidez. As reações que são influenciadas pela luz são chamadas de reações fotoquímicas. Podem ser classificadas em: Fotossíntese: quando obtemos moléculas maiores a partir de moléculas menores; Fotólise: quando obtemos moléculas menores a partir de moléculas maiores. 
4- Lei cinética 
A maneira pela qual a concentração dos reagentes interfere na rapidez de uma reação deve ser determinada experimentalmente, pois cada reação tem sua rapidez alterada de maneira diferente.
 De forma geral, para uma dada reação química: aA + bB + cC → xX + yY + zZ + ... 
a velocidade é expressa pela fórmula: v = k[A]a [B]b [C]c
 onde k é a constante de velocidade da reação e a, b e c são as ordens de ligação de A, B e C, respectivamente. Essa fórmula é chamada Lei da Velocidade da reação. Para uma reação que ocorre em duas ou mais etapas, a velocidade da reação global é igual à velocidade da etapa mais lenta. Portanto, para escrever a lei de velocidade global, consultamos a etapa lenta e não a equação global.
LEI DA VELOCIDADE. 
Para as reações elementares os valores dos expoentes são iguais aos coeficientes das substâncias na equação química.
 Na reação 
2 NO(g) + H2(g) N2O(g) + H2O(g) 
a equação da velocidade é v = k.[NO]2 .[H2].
 ORDEM DE UMA REAÇÃO 
Os expoentes da equação da velocidade caracterizam a ordem da reação. Assim, no exemplo:
A reação é de 3ª ordem ( 2 + 1 = 3).
Em relação ao NO, a reação é de 2ª ordem.
Em relação ao H2, a reação é de 1ª ordem. 
Se uma reação ocorrer em várias etapas sua velocidade é dada pela etapa mais lenta. 
A + A A2 (etapa lenta)
 A2 + B A2B (etapa rápida)
 2 A + B A2B (reação global)
 A velocidade desta reação será dada por: v = k . [A]2