Resumo Cinética das reações químicas

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Resumo - Ficha de Estudos
Autora: Gallindo, Andrezza de Araújo Silva.
Química Industrial Graduada pela UEPB e Técnica em Química Industrial pelo IFPE
Tema: Cinética Química
Tópico: Velocidade das Reações e Tempo de Meia Vida
1. A cinética química das reações
A cinética química é o estudo das velocidades de reações químicas e dos mecanismos de reação. O estudo da engenharia das reações químicas (ERQ) combina o estudo da cinética química com os reatores nos quais as reações ocorrem. Cinética química e projeto de reatores estão no coração da produção de quase todos os produtos químicos industriais, tais como a fabricação de anidrido ftálico mostrada na figura 1-1 (Fogler H.S., 2009).
2. Tipos de Reatores Simples (
Os reatores ideais têm três modos de contato ou de escoamento ideal e freqüentemente tentamos fazer com que os reatores reais se aproximem o máximo possível dos reatores ideais. Particularmente, gostamos desses três modos de reação ou escoamento, porque eles são fáceis de tratar (é simples encontrar as suas equações de desempenho) e porque um deles é freqüentemente o melhor modo possível (dará o máximo daquilo que queiramos). Mais adiante, consideraremos reatores com reciclo, reatores com estágios e outras combinações de modos do escoamento, assim como reatores reais que são desvios dos ideais.
A Equação de Taxa
Suponha uma reação em uma única fase A maneira mais útil para medir a taxa de reação em relação ao reagente A é dada por; 
As taxas de reação de todos os materiais estão relacionadas por;
A experiência mostra que a taxa de reação é influenciada pela composição e pela energia do material. Por energia, nós entendemos a temperatura (energia cinética das moléculas), a intensidade de luz no interior do sistema (isto pode afetar a energia de ligação entre os átomos), a intensidade do campo magnético, etc. Geralmente, necessitamos considerar apenas a temperatura; assim, vamos concentrar nossa atenção neste fator. Logo, podemos escrever;
Aqui estão umas poucas palavras a respeito dos termos da taxa de reação que são dependentes da concentração e da temperatura.
2.1 TERMO DEPENDENTE DA CONCENTRAÇÃO EM UMA EQUAÇÃO DE TAXA
Antes de encontrar a forma do termo dependente da concentração na expressão de taxa, nós devemos distinguir os diferentes tipos de reações. Esta distinção se baseia na forma e no número de equações cinéticas usadas para descrever o progresso de uma reação. Uma vez que estamos interessados no tenno dependente da concentração em uma equação de taxa, mantemos a temperatura do sistema constante.
Reações Simples e Múltiplas
Quando materiais reagem para formar produtos, é geralmente fácil decidir, após uma análise da estequiometria, preferencialmente em mais de uma temperatura, se devemos considerar a ocorrência de apenas uma reação ou de muitas. Quando uma única equação estequiométrica e uma única equação de taxa são escolhidas para representar o progresso da reação, nós temos uma reação simples. Quando mais de uma reação estequiométrica é escolhida para representar as mudanças observadas, então mais de uma expressão cinética é necessária para seguir a mudança na composição de todos os componentes da reação, tendo-.se desta forma as reações múltiplas.
As reações múltiplas podem ser classificadas em:
reações em série 
3. ORDEM DE REAÇÃO Seja a lei de velocidade na forma (Atkins, Vol.2, Físico-Química): 
 
Define-se ordem de reação como sendo a soma dos expoentes dos termos de concentração que aparecem na equação cinética de uma reação química. 
• Pode assumir valores como 1, 2, 3, fracionários, negativos ou zero. • É uma grandeza experimental, que pode ser medida sem conhecimento prévio do mecanismo da reação. • É determinada procurando-se a lei de velocidade que melhor se ajusta aos dados experimentais. • Quando a lei de velocidade não tem uma forma simples a reação não tem uma ordem global e pode até não ter ordem definida em relação a cada participante.
3.1 TEMPO DE MEIA-VIDA PARA UMA REAÇÃO DE 1ª ORDEM 
As reações de 1ª ordem apresentam uma propriedade importante, a meia-vida não depende da concentração inicial. Quando t = t1/2 , x = a/2, substituindo estes valores na equação (45) temos: 
Em outras palavras, se uma reação obedecer a equação de 1ª ordem, o tempo necessário para ocorrer 50% da reação não mudará se as concentrações iniciais forem alteradas. 
3.2 TEMPO DE MEIA-VIDA PARA UMA REAÇÃO DE 2ª ORDEM DO TIPO 1 
 
Quando , substituindo estes valores na equação (50) temos: 
 
Em outras palavras, se uma reação obedecer a equação de 2ª ordem, o tempo necessário para ocorrer 50% da reação será inversamente proporcional a concentração inicial. 
3.3 TEMPO DE MEIA-VIDA PARA UMA REAÇÃO DE ORDEM DE ORDEM N 
Quando , substituindo estes valores na equação (84) temos:
Em outras palavras, se uma reação obedecer a equação de 2ª ordem, o tempo necessário para ocorrer 50% da reação será inversamente proporcional a concentração inicial.
4. Referências Bibliográficas
Fogler, H. Scott, 1939 – Elementos de engenharia das reações químicas/ H. Scott Fogler; tradução Verônica Calado, Evaristo C. Biscaia Jr.: revisão técnica Frederico W. Tavares. – 4.ed. – Rio de Janeiro: LTC, 2009.
Levenspiel, Octave. Engenharia das reações químicas / Octave Levenspiel; tradução Verônica M. A. Calado; revisão técnica Frederico W. Tavares - São Paulo: Blucher. 2000.
Atkins, Peter W. Físico-química - Atkins: Volume 2. Editora: LTC - 9ª edição / 2012.
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