inedi cinética química

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O “air bag” funciona porque a reação química que o infla é ultra rápida. 
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Etimologicamente, . . .
O que é cinética química?
1. Do grego kinetiké = movimento
(por extensão, velocidade)
2. Do francês chimique = química
(por extensão, estudo dos fenômenos químicos)
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 Parte da físico-química que estuda a
 velocidade das reações químicas
 e os fatores que a influenciam. 
Cinética química é, portanto, ...
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As RQ’s podem apresentar diferentes velocidades. 
Daí, a importância de estudá-las,
visando ao seu melhor aproveitamento.
Reações química cotidianas e velocidade ...
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Reação muitíssimo lenta . . .
A formação da ferrugem
 pode demorar anos.
4Fe + 3O2  2Fe2O3
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Reação muito lenta . . .
A fermentação do suco de
uva para produzir vinho demora meses.
 C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2
 glicose etanol
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Reação lenta . . .
A conversão de vinho em vinagre 
ocorre em alguns dias, 
quando o etanol (álcool do vinho) é oxidado a ácido acético
 (ou etanóico).
 [O]
C2H5OH  CH3COOH
 álcool ácido etanóico
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Reação moderada . . .
Na combustão da vela esperamos horas para que a parafina* reaja completamente com oxigênio do ar.
*principal componente é
C21H44
 C21H44 + 32O2  21CO2 + 22H2O
 parafina
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Reação rápida . . .
O “escurecimento” de uma fruta demora minutos e é devido à conversão da hidroquinona* em benzoquinona**.
 *claro **escuro
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Reação muito rápida . . .
Decomposição da água oxigenada é imediata.
 catalase*
H2O2  H2O + O2
 *enzima catalisadora.
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Reação ultra-rápida . . .
Os “air bags” são equipamentos
 de segurança que envolve
 reação química que dura frações de segundo.
6NaN3(s) + Fe2O3(s)  3Na2O(s) + 2Fe(s) + 9N2(g) 
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Costuma-se expressar a 
velocidade de reações em função das concentrações.
Expressão da velocidade
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Expressão da velocidade
Velocidade de uma RQ é a grandeza que mede
 as quantidades* de reagentes (e de produtos)
 por unidade de tempo.
* Geralmente em mols/L
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Conceito de velocidade de uma reação química
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Exercício resolvido . . .
Dada a reação química:
2N2O5(g)  4NO2(g) + O2(g).
Foram realizados experimentos com a reação e,
 à medida que o tempo passou, as concentrações
 de reagentes e de produtos foram medidas.
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Os dados constam na tabela.
Exercício resolvido . . .
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Exercício resolvido . . .
1. Qual a velocidade média no intervalo 0min a 5min?
2. Qual a velocidade média no intervalo 20min a 30min?
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Outro exercício resolvido . . .
Considere a equação química.
2NO2(g) + 4CO(g)  N2(g) + 4CO2(g)
A formação de N2 tem velocidade média igual a 0,05 mol/min.
A massa de CO2(g), em gramas formada em 1(uma) hora é:
8,8 (B) 44 (C) 84,0
 
(D) 132,0 (E) 528,0
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*
Outro exercício resolvido . . .
Resposta certa: letra E.
1.ª parte:
2.ª parte:
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A Teoria das Colisões 
Dada a reação química . . .
H2(g) + I2(g)  2 HI(g)
Para facilitar a “visualização” da mesma
 optamos pelo modelo de Dalton . . .
H
H
+
I
H
I

H
I
I
*
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A Teoria das Colisões 
Colisão muito suave . . .
H
H
+
I
H
I

H
I
I
+
Reação não ocorre.
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*
A Teoria das Colisões 
Colisão com má orientação . . .
H
H
+
I
H
I

H
I
I
+
Reação não ocorre.
*
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A Teoria das Colisões 
Colisão efetiva . . .
H
H
+
I
H
I

H
I
I
Reação ocorre.
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A Teoria das Colisões 
1. Se a energia não for suficiente, 
a colisão pode acontecer, mas não há rompimento
 das ligações dos reagentes para que ocorra reação.
2. Essa quantidade mínima de energia necessária
 para que ocorra rompimento das ligações 
é a energia de ativação.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Superfície de contato . . . 
Quanto maior a superfície de contato,
 maior será a velocidade da reação.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Quanto maior é a superfície de contato,
 maior é o número de choques efetivos entre
 as partículas dos reagentes e, portanto,
 maior é a velocidade da reação. 
Superfície de contato . . . 
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Temperatura . . . 
Da mesma forma, quanto maior a temperatura, maior é
o número de choques efetivos entre as partículas dos reagentes e, portanto, a velocidade da reação será maior.
É por isso que cozinhamos os alimentos.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Regra de Van’t Hoff
“A cada aumento de 10°C na temperatura de uma
 reação química, a velocidade tende* a se duplicar.”
*Não necessáriamente.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Estado físico dos reagentes . . . 
O estado gasoso é vantajoso para as reações , 
pois as partículas possuem maior energia e
 maior liberdade de movimentos, o que favorece
 maior número de choques efetivos.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Estado físico dos reagentes . . . 
Na explosão da gasolina, no interior do motor, é desejável que a mesma se encontre no estado gasoso.
Gasolina no estado gasoso.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Pressão . . .
Quanto maior for a pressão
 num sistema gasoso,
 menor é o volume ocupado 
pelos reagentes e
 maior é a velocidade da reação.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Luz . . . 
Algumas reações são favorecidas pela luz, 
como a decomposição da água oxigenada, 
por isso os frascos que você encontra
 nas farmácias são escuros.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
A reação de decomposição da 
água oxigenada pela luz é fotólise.
Luz . . . 
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Eletricidade . . . 
Eletrólise da água.
É uma maneira de fornecer 
energia de ativação, 
por exemplo, para a 
decomposição da água.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores . . . 
Catalisadores são substâncias que aceleram a
velocidade das reações. 
Os catalisadores não alteram 
a variação de entalpia de uma reação,
 mas diminuem a energia de ativação dela.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores . . . 
Os catalisadores diminuem a barreira de energia
 a ser vencida. 
Os catalisadores são substâncias que “entram e saem“
da reação, ou seja, as substâncias catalisadoras
 são recuperadas no final da reação.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores . . . 
Enzimas ou catalisadores biológicos
 aceleram as reações bioquímicas.
Ea = energia de ativação.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores no cotidiano . . . 
Catalisadores de automóveis diminuem a poluição, 
convertendo gases tóxicos em outros menos tóxicos.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Catalisadores no cotidiano . . . 
Composição: Resina (branca): resina epóxi e cargas minerais;
 Catalisador (cinza): poliamida e cargas minerais. 
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Atenção ! ! !
Há também os chamados inibidores de reação
Às vezes, são necessárias substâncias que
 tornam as reações mais lentas.
São chamados inibidores de reação.
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Inibidores . . .
A vitamina C (ácido ascórbico) funciona como inibidor de reação, impedindo o escurecimento da maçã.
 Veja o experimento ilustrado.
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Fatores que alteram a velocidadede uma RQ
Concentração dos reagentes . . .
A velocidade instantânea de uma reação é obtida através de uma expressão matemática conhecida como LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA, proposta por Gulberg e Waage (1876) e depende da concentração dos reagentes. 
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Fatores que alteram a velocidade de uma RQ
Cato Gulberg 
Peter Waage 
LEI CINÉTICA E SEUS MENTORES
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LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA
Para uma reação genérica homogênea . . .
aA(g) + bB(g) → xX(g) + yY(g)
 A velocidade instantânea é calculada pela expressão . . . 
v = k [A][B]
Onde . . .
k = constante de velocidade ;
 [A] e [B] = concentrações molares  e  = ordens ou graus
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LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA
Atenção !
 - Nas reações elementares as ordens são iguais aos próprios coeficientes ( = a e  = b);
 - Nas reações complexas as ordens são iguais aos coeficientes da etapa mais lenta da reação, conhecida através do mecanismo da mesma.
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LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA
I - Reação elementar
H2 + I2 → 2 HI
A Lei de velocidade (instantânea) é . . .
 v = k [H2]1[ I2]1.
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LEI DA AÇÃO DAS MASSAS ou LEI CINÉTICA
II - Reação complexa
2NO + O2 → 2NO2
Mecanismo
 2 NO → N2O2 (etapa lenta)
N2O2 + O2 → 2 NO2 (etapa rápida)
 2 NO + O2 → 2 NO2 (reação global )
A Lei de velocidade (instantânea) é . . . 
v = k [NO]2. 
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UFRGS – 2006
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