Cinética Química: Velocidade e Fatores

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PROFESSOR FERNANDO ARAÚJO 
CAP.05 – CINÉTICA QUÍMICA 
 
Este estudo é importante para o nosso dia-a-dia, 
 pois explica alguns fenômenos que convivemos tais como: 
 
Mais exemplos de reações quanto ao tempo 
É a maior ou menor rapidez (velocidade) 
com que uma reação ocorre 
É calculada pela relação entre a quantidade 
de um reagente (ou produto) que é consumido (ou produzido) 
e o intervalo de tempo gasto para isto 
VM = 
[ final ] – [ inicial ] 
 t final – t inicial 
As quantidades das substâncias são medidas em mol/L, massas, volumes 
(gases), etc., 
O intervalo de tempo pode ser dado em segundos, minutos ou horas 
A quantidade de reagente ou produto medida em mol/L é dada por [ ] 
01) (Covest – 2006) A reação de decomposição da amônia gasosa foi 
 realizada em um recipiente fechado: 
2 NH3  N2 + 3 H2 
A tabela abaixo indica a variação na concentração de reagente em 
função do tempo. 
Concentração de NH3 em mol/ L 
Tempo em horas 
8,0 6,0 4,0 1,0 
0,0 1,0 2,0 3,0 
Qual é a velocidade média de consumo do reagente nas duas 
primeiras horas de reação? 
a) 4,0 mol / L.h 
b) 2,0 mol / L.h 
c) 10 km / h 
d) 1,0 mol / L.h 
e) 2,3 mol / h 
V m = 
4 mol / L 
2 h 
= 2 mol / L . h 
02) Em determinada experiência, a reação de formação de água está 
 ocorrendo com o consumo de 4 mols de oxigênio por minuto. 
 Conseqüentemente, a velocidade de consumo de hidrogênio é de: 
a) 2 mols/min. 
b) 4 mols/min. 
c) 8 mols/min. 
d) 12 mols/min. 
e) 16 mols/min. 
H2 + O2  H2O 
2 mols/min de H2 1 mol/min de O2 
n mols/min de H2 4 mols/min de O2 
n = 2 x 4 n = 8 mols / min 
2 2 1 
03) (FMIt - MG) Numa reação completa de combustão, foi consumido, 
 em 5 min, 0,25 mol de metano, que foi transformado em CO2 e H2O. 
 A velocidade da reação será: 
a) 0,80 mol/min. 
b) 0,40 mol/min. 
c) 0,05 mol/min. 
d) 0,60 mol/min. 
e) 0,30 mol/min. 
V m = 
0,25 mol 
5 min 
V m = 0,05 mol / min 
Para compreendermos os fatores que alteram a velocidade 
de uma reação devemos conhecer a 
TEORIA DAS COLISÕES 
De acordo com a teoria das colisões pode-se afirmar que 
a velocidade de uma reação depende da: 
 energia das colisões 
orientação das moléculas nas colisões 
freqüência das colisões 
energia suficiente 
e 
orientação adequada 
H2 I2 + 2 HI 
energia 
insuficiente 
H2 I2 + H2 I2 + 
orientação 
inadequada 
H2 I2 + H2 I2 + 
1. Estado particular em que se encontram os reagentes. 
A freqüência e a energia das colisões são afetadas pelos fatores: 
2. temperatura em que se realiza a experiência. 
3. Eletricidade. 
4. Luz. 
5. Pressão. 
6. Concentração dos reagentes. 
7. Catalisadores. 
No que se refere ao estado físico dos reagentes 
Os gases reagem melhor que os líquidos, 
e estes melhor que os sólidos 
No que se refere aos sólidos: 
Quanto mais pulverizados estiverem os reagentes, 
mais rápida é a reação. Isto significa que, quanto maior a 
superfície de contato ( AREA EXPANDIDA) do reagente 
sólido, maior a rapidez com que ocorre a interação com 
o outro reagente 
Superfície de contato 
Para que as moléculas quebrem suas ligações iniciais 
e formem novas substâncias 
é necessária uma energia mínima denominada de 
ENERGIA DE ATIVAÇÃO (Ea) 
caminho da reação 
energia ( kcal ) 
+ 10 
+ 15 
+ 50 Ea = + 40 kcal 
A luz provoca algumas reações denominadas de REAÇÕES 
FOTOQUÍMICAS 
As principais são: Fotossíntese e Decomposição da água 
oxigenada em água e oxigênio 
 É uma substância que diminui a energia de ativação de uma reação 
aumentando assim a sua velocidade 
Os catalisadores não são consumidos durante a reação 
Os catalisadores não alteram a variação de entalpia da reação 
01) A velocidade de uma reação química depende: 
I. Do número de colisões entre moléculas na unidade de tempo. 
II. Da energia cinética das moléculas envolvidas na reação. 
III. Da orientação das moléculas. 
Estão corretas as alternativas: 
a) I, II e III. 
b) somente I. 
c) somente II. 
d) somente I e II. 
e) somente I e III. 
V 
V 
V 
02) O carvão é combustível constituído de uma mistura de compostos 
 ricos em carbono. A situação do combustível, do comburente e a 
 temperatura utilizada favorecerão a combustão do carbono com 
 maior velocidade, é, na ordem: 
a) carvão em pedaços, ar atmosférico, 0°C. 
b) carvão pulverizado, ar atmosférico, 30°C. 
c) carvão em pedaços, oxigênio puro, 20°C. 
d) carvão pulverizado, oxigênio puro, 100°C. 
e) carvão em pedaços, oxigênio líquido, 50°C. 
VER 
Um aumento da concentração dos reagentes numa solução acarretará 
no aumento do número de colisões e, em conseqüência, um aumento 
da velocidade da reação 
Para uma reação genérica: a A + b B  Produtos 
A velocidade da reação é dada pela expressão: 
Onde os valores de “ x ” e “ y ” 
são determinados experimentalmente 
Esta equação é conhecida pelo nome de 
LEI DA VELOCIDADE e a soma (x + y) se chama ORDEM DA 
REAÇÃO 
v = k [ A ] [ B ] 
x y 
Para as reações ELEMENTARES 
os valores dos expoentes são iguais aos coeficientes das 
substâncias na equação química 
2 NO (g) + H2 (g)  N2O (g) + H2O (g) 
v = k [ NO ] [ H2 ] 
2 
Para a reação: 
A lei da velocidade é: 
01) A reação A + 2 B  P se processa em uma única etapa. Qual a 
velocidade desta reação quando K = 0,3 L/mol . min, [A] = 2,0 M e 
[B] = 3,0 M ? 
a) 5,4. 
b) 4,5. 
c) 1,8. 
d) 18,0. 
e) 54. 
v = k [ A ] [ B ] 2 
k = 0,3 L / mol . min 
[ A ] = 2,0 M 
[ B ] = 3,0 M 
2 
v = 0,3 x 2 x 3 v = 0,3 x 2 x 9 
v = 5,4 
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 ) 
V = k [ A ] 
2 A lei da velocidade é: 
02) (Unip-SP) A poluição é uma das causas da destruição da camada de ozônio. 
 Uma das reações que podem ocorrer no ar poluído é a reação do dióxido de 
 nitrogênio com o ozônio: 
 2 NO2 (g) + O3 (g)  N2O5 (g) + O2 (g) 
 Essa reação ocorre em duas etapas: 
I. NO2 (g) + O3 (g)  NO3 (g) + O2 (g) (lenta) 
II. NO3 (g) + NO (g)  N2O5 (g) (rápida) 
Assinale a lei de velocidade para essa reação: 
a) v = k [NO2] [O3] 
b) v = k [NO2] [O3] 
c) v = k [NO3] [NO2] 
d) v = k [NO2] [O3] + k’ [NO3] [NO2] 
e) v = k [NO2] 2 
2 
Pág. 45 
Ex. 11 
03) Na decomposição térmica da amônia expressa pela equação: 
2 NH3 (g)  N2 (g) + 3 H2 (g) 
Duplicando-se a concentração molar de NH3, a velocidade da 
reação ficará: 
a) inalterada. 
b) duas vezes maior. 
c) três vezes maior. 
d) quatro vezes maior. 
e) seis vezes maior. 
v = k [ NH3 ] 
2 
[ NH3 ] = x mol /L 
v = k x 
2 
[ NH3 ] = 2x mol /L 
v’ = k ( 2x ) 
2 
v’ = k x 4 
2 
v’ = 4 v 
04) Unisinos-RS) Na Química ambiental, que procura, entre outras coisas, avaliar 
 formas de atenuar a emissão de substâncias gasosas que depreciam a 
 qualidade do ar; a reação entre os gasesmonóxido de carbono e oxigênio, 
 para produzir dióxido de carbono, tem grande importância. A equação 
 representativa dessa reação é: 
2 CO (g) + O2 (g) 2 CO2 (g) 
v1 
v2 
Quando se duplicarem, simultaneamente, as concentrações molares de CO 
e O2, efetuando a reação em sistema fechado, por quantas vezes ficará 
multiplicada a velocidade da reação “v”? 
a) 2. 
b) 4. 
c) 8. 
d) 16. 
e) 32. 
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Ex. 10 
v = k [CO] [O2] 
2 
[CO2] = x mol/L 
[O2] = y mol/L 
2 
v = k x y 
[CO2] = 2x mol/L 
[O2] = 2y mol/L 
2 
v’ = k (2x) (2y) 
2 
v’ = 8 v k x y 
05) A tabela abaixo apresenta os valores das velocidades de reação e as 
 correspondentes concentrações em mol / L dos reagentes em idênticas 
 condições, para o processo químico representado pela equação: 
3 X + 2 Y  Z + 5 W 
velocidade [ X ] [ Y ] 
10 10 
10 
10 
10 40 
40 20 
5 
Qual a equação de velocidade desse processo? v = k [ X ] [ Y ] 
b 
x 
a 
1 
2 
3 
1 
2 
= 
10 
40 
k 
k x 
x x 
10 
5 
b 
a b 
a 
10 
10 
x 
2 
3 
= 
40 
40 
k 
k x 
x x 
10 
10 
b 
2 b 
2 
20 
10 
4 = 2 
a 
= 2 
a 
2 
2 
a = 2 
1 = 2 
b 
= 2 
b 
2 
0 
b = 0 
v = k [ X ] [ Y ] 
0 2 
ou v = k [ X ] 
2 
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Ex. 08 
06) (Urca-CE) Dada a seguinte reação genérica “2 A + B  C” e o quadro cinético 
 abaixo: 
Experiência [A] mol/L [B] mol/L Velocidade (mol/L.s) 
I 0,42 0,21 0,20 
II 0,42 0,63 1,80 
III 0,84 0,21 0,40 
É correto afirmar: 
a) é uma reação elementar. 
b) a ordem global da reação é 2. 
c) a lei de velocidade é v = k[A]2[B]. 
d) a constante de velocidade é igual a 1. 
e) a lei de velocidade é v = k[A][B]2. 
v = k [A] [B] 
x y 
= 
2 
1 
1,80 
0,20 
k . (0,42) (0,63) 
x y 
k . (0,42) (0,21) 
x y 
9 = 3 
y 
y = 2 
= 
3 
1 
0,40 
0,20 
k . (0,84) (0,21) 
x y 
k . (0,42) (0,21) x 
y 
2 = 2 
x 
x = 1 
v = k [A] [B] 2