Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Q U ÍM IC A B D E – 57 1. SOLUBILIDADE DE SÓLIDOS EM LÍQUIDOS A solubilidade de uma subs tância em um líquido é representada da seguinte maneira: S = massa da / massa do ( )substância líquido Exemplo solubilidade do KCl em H2O S = 34g / 100g de H2O a 20°C É a maior massa de uma subs tância que pode ser dis solvida numa certa mas sa de um líquido, a uma deter mi nada temperatura. temperatura do líquido FRENTE 1 Físico-Química MÓDULO 15 Soluções – Solubilidade Compare os três exemplos seguintes: Observações • A solubilidade é também cha - mada de coefi cien te de solubili - dade. • A solubilidade é determinada experimentalmente. • A solubilidade pode ser ex pres - sa em mas sa/mas sa (mais usual), massa/volume e mol/volume. KCl S = 34g / 100g de H2O a 20°C K2Cr2O7 S = 12,5g / 100mL de H2O a 20°C CaF2 S = 2,15 . 10 –4 mol / 1L de H2O a 20°C • Para a maioria das subs - tâncias, a solubilidade varia com a temperatura. Exemplo solubilidade do KCl em H2O S = 34g / 100g de H2O a 20°C S = 37g / 100g de H2O a 30°C C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 57 1. CURVA DE SOLUBILIDADE É a curva obtida por meio do gráfico da solubilidade (em ordenada) em função da tempera tura (em abscissa). Curva ascendente. A solubilidade aumenta com a temperatura. Dissolução endotérmica (absor - ve calor). Curva descendente. A solubilidade diminui com a temperatura. Dissolução exotérmica (libera calor). Reta pouco inclinada. A temperatura pouco afeta a solubilidade. Q U ÍM IC A B D E 58 – MÓDULO 16 Curvas de Solubilidade. Solubilidade dos Gases em Líquidos 2. SOLUBILIDADE DE GASES EM LÍQUIDOS A solubilidade dos gases em líquidos depende da temperatura e da pressão. A solubilidade de um gás em um líquido diminui com o aumento da temperatura. Em temperatura constante, a solubili dade de um gás em um líquido é direta mente pro - porcional à pressão do gás acima do líquido (Lei de Henry). C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 58 1. SOLUÇÃO Exemplos 2. COMPONENTES DE UMA SOLUÇÃO A massa da solução é dada por: A densidade da solução (d) é calculada através da fórmula: Exemplo solução aquosa de HNO3 Essa solução tem uma massa de 1,41g em 1mL de volume. 3. COMO PREPARAR SOLU ÇÕES AQUOSAS Vamos utilizar os seguintes ma te - riais para preparar uma solução aquo - sa: 4,0g de NaOH(s), soluto, com massa molar = 40g/mol 1 balão volumétrico de 1,0 litro água (solvente) Inicialmente, deve mos co locar os 4,0g de NaOH no balão volu mé trico e adi cionar uma pequena quan tidade de água que permita a sua disso lu ção. A se guir, adicio namos mais água até o volume atin gir a ca pacidade do balão, ou seja, 1,0L. A solução obtida é colocada em um determinado recipiente e depois colocamos um rótulo com os se - guintes dizeres: rótulo aq = aquosa Podemos exprimir a quantidade do soluto em mol, então teríamos: rótulo 40g –––– 1 mol 4g –––– x ∴ x = 0,1mol Podemos exprimir a quantidade do soluto em porcentagem em massa, então teríamos: rótulo Considerando a massa da solu - ção igual a 1000g. 1000g –––––– 4g 100% –––––– x ∴ x = 0,4% 4. CONCENTRAÇÃO DA SOLUÇÃO Essas relações numéricas são genericamente denominadas con - centração da solução e podem ser expressas de diferentes maneiras (g/L, mol/L, % em massa). Qualquer mistura homogênea. Soluto é a substância que está sendo dissolvida. Solvente é a substância que efetua a dis solução. msolução = msoluto + msolvente msoluçãod = ––––––––––– Vsolução d = 1,41g/mL NaOH (aq) 4,0g/L NaOH (aq) 0,1 mol/L NaOH (aq) 0,4% em massa quantidade de soluto ––––––––––––– = concentração quantidade da solução Q U ÍM IC A B D E – 59 MÓDULO 17 Concentração: %, g/L e mol/L C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 59 Os principais tipos de con centração são: Concentração Fórmula Indica Unidade gramas por litro g/L msoluto C = –––––––––– Vsolução massa do soluto, em gramas, dissolvida em 1L de solução g/L mols por litro mol/L nsoluto M = ––––––––– Vsolução quantidade em mols do soluto dissolvidos em 1L de solução mol/L Título (τ) e porcentagem em massa de soluto (p) msoluto τ = –––––––––– msolução p = . 100 massa do soluto, em gramas, dissolvida em 100g de solução adimensional Partes por milhão (ppm) msoluto (mg)ppm = –––––––––––– msolução (kg) massa do soluto, em gramas, dissolvida em 106g de solução adimensional Q U ÍM IC A B D E 60 – Para uma mesma solução, a concentração é cons - tante, não depende da quantidade retirada. Por exem plo: concentração permanece 4g/L concentração permanece 4g/L Observações • 1,0L = 1000mL = 1000cm3 msoluto• nsoluto = –––––––––Msoluto • A concentração em mol/L pode ser representada por colchetes: [NaCl] = concentração em mol/L de NaCl 5. RELAÇÃO ENTRE C E τ msolutoC = ––––––––– → msoluto = C VsoluçãoVsolução msolutoτ = ––––––––– → msoluto = τ . msoluçãomsolução C Vsolução = τ msolução{ msoluçãoC = τ . ––––––––– Vsolução C = g/L d = g/L C = g/L d = g/mL 6. RELAÇÃO ENTRE C E M msolutoC = ––––––––– → msoluto = C VsoluçãoVsolução msoluto M = ––––––––––––– → msoluto = M . Msoluto . Vsolução Msoluto Vsolução {CVsolução� = M . Msoluto . Vsolução� NaOH(aq) 4g/L ret ira 0,5 L retira 0,25L C = τ . d C = 1000 τ . d C = M . Msoluto C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 60 1. DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES Solução inicial Solução final → Solução mais concentrada Solução mais diluída equações da diluição Diluir uma solução significa adicionar solvente a esta solução. Massa do soluto = m1 Quantidade de matéria do so lu to = n1 Volume da solução = V1 Massa do soluto = m2 = m1 Quantidade de matéria do solu to = n2=n1 Volume da solução = V2 V2 = V1 + Vsolvente m1 n1C1 = –––– M1 = –––– V1 V1 inicial m1 = C1V1 n1 = M1V1 m1 n1 C2 = –––– M2 = –––– V2 V2 final m1 = C2V2 n1 = M2V2 C1V1 = C2V2 M1V1 = M2V2 Q U ÍM IC A B D E – 61 MÓDULO 18 Diluição e Mistura de Soluções Observação: A operação in - versa de diluir chama-se con - centrar a solução. Concentrar con siste num aque ci mento cui da doso da solução, de modo a evaporar apenas o solvente. Nesse caso, continuam valendo as fórmulas apresentadas. 2. MISTURA DE SOLUÇÕES DE SOLUTOS IGUAIS Ao diluir uma solução, veri - ficamos: • A quantidade de soluto (m, n) permanece cons tan te. • O volume da solução au - menta ( V2 > V1). • A concentração (C, M) di - minui. Neste tipo de mistura, as quantidades de soluto (m, n) somam-se. equa ções da mistura de so luções de solutos iguais Observação: Não sendo dado o volume final da mistura, deveremos considerá-lo como a soma dos volumes iniciais. Nem sempre os volumes são aditivos; por exemplo, na mistura água + álcool, ocorre contração de volume. MfVf = M1V1 + M2V2 CfVf = C1V1 + C2V2 1.a solução m1 n1 V1 m1 C1 = ––– V1 n1 M1 = ––– V1 2.a solução m2 n2 V2 m2 C2 = –––V2 n2 M2 = ––– V2 solução final mf = m1 + m2 nf = n1 + n2 Vf = V1 + V2 C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 61 1. ÁCIDO CARBOXÍLICO, ÉSTER E ÉTER Função Grupo Funcional Sufixo Exemplo Ácido Carboxílico Éster presença de — C (carboxila) = — O OH O R — C OH ou R — COOH =— O presença de — C O — = — O R — C O — R ou R —COO — R = — — O — entre carbonos R — O — R H2 H2 H3C — C — O — C — CH3 etoxietano éter etílico prefixo + oxi + hidrocarbonetoÉter – oico – oato de ila O H3C — C OH ácido etanoico ácido acético = — O H3C — C O — CH3 etanoato de metila acetato de metila = — Q U ÍM IC A B D E 62 – FRENTE 2 Química Orgânica MÓDULO 15 Estrutura e Nomes dos Compostos Orgânicos III: Ácido Carboxílico, Éster e Éter 2. EXEMPLOS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Observações • O suor humano contém ácidos carboxílicos. • Os principais grupos derivados dos ácidos car bo - xílicos são: 3. CARACTERÍSTICAS DOS ÉSTERES E ÉTERES • Os ésteres são substâncias muito abundantes na natureza e podem ser encontrados nas frutas, óleos e gorduras (origem vegetal e animal) e ceras (origem ve - getal e animal). • Os principais flavorizantes (aromatizantes) artifi - ciais são ésteres. Exemplos etanoato de etila (IUPAC) flavorizante de maçã acetato de etila butanoato de butila flavorizante de abacaxi etanoato de octila (IUPAC) flavorizante de laranja acetato de octila H–C O OH desinfetante; fixa- dor de pigmen- tos e corantes em tecidos ácido metanoico (IUPAC) ácido fórmico H3C–C O ácido etanoico (IUPAC) ácido acético vinagre; produção de polímeros HO ácido benzoicoC O HO conservante de alimentos tomate; espinafre; fixador de tintas– C O HO O H O C ácido etanodioico (IUPAC) ácido oxálico metanoíla ou formila C O H— etanoíla ou acetila C O —H3C C O —H3C O—CH2 CH3— —H3C (CH2 O CH2 ) 3 C O— CH3— — ( )2 —H3C C O O— CH2 CH3—)7( C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 62 • Principal éter H3C — CH2 — O — CH2 — CH3 etoxietano (IUPAC) éter dietílico éter etílico solvente, anestésico éter sulfúrico éter comum Q U ÍM IC A B D E – 63 MÓDULO 16 Amina e Amida 1. PRINCIPAIS GRUPOS ORGÂNICOS H3C — metil H3C — CH — CH3 — isopropil H3C — CH2 — C — CH3 — s-butil (secbutil) H2C = C — vinil H H3C — C — etil H3C — CH2 — CH2 — C — butil H3C — C — CH3 — t-butil (tercbutil) fenil H2 H2 — CH3 H3C — CH2 — C — propil H2 isobutil H3C — CH — C — H2 — CH3 benzil C — H2 H 2. AMINAS R — NH2 = amina primária R — N — R = amina secundária | H R — N — R = amina terciária | R fenilamina (IUPAC) { fabricação anilina de corantes H3C — NH2 metilamina H3C— N — CH3 trimetilamina | CH3 CH3 | H3C — C — NH2 t-butilamina | CH3 3. AMIDAS São obtidas a partir da substituição de um ou mais hidrogênios da amônia (NH3) por grupos. H — N — H –1H –2H –3H — H Nomenclatura IUPAC: nome do grupo + amina NH2 Presença do grupo — C N — — — O Fórmula geral R — O C NH2 ou R — CONH2 Nomenclatura IUPAC: sufixo amida C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 63 etanamida (IUPAC) acetamida (usual) ureia 4. COMPOSTO DE FUNÇÃO MISTA Exemplos 5. IONIZAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS • ácidos carboxílicos água R – COOH ⎯⎯→←⎯⎯ H+ + R – COO– • fenóis: caráter ácido • aminas: caráter básico R – NH2 + HOH ⎯⎯→←⎯⎯ R – NH3 + + OH– Exemplos C O —H3C NH2 = — CO = NH2 NH2 — — { presente na urina; pri meiro com - posto or gâ nico obtido em laboratório; usada co mo adu bo, na alimentação de ga dos e pro - du ção de medi camentos. Composto que apresenta grupos funcionais diferentes. H3C – CH – C O OH NH2 = – – amina ácido carboxílico alanina (usada pelos organismos vivos na síntese de proteínas) OH O – CH3 CH2 – CH = CH2 fenol eugenol (anestésico local) éter C – O – CH2 – CH3H2N = O éster benzocaína (anestésico local)amina OH água ⎯⎯→←⎯⎯ H + + O – OH H + + O – ⎯→←⎯H3C — COOH H + + H3C — COO – ácido acético acetato ⎯→←⎯ H3C — NH2 + HOH H3C — NH3 + + OH – ⎯→←⎯ metilamina metilamônio fenóxido Q U ÍM IC A B D E 64 – C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 64 1. ISÔMEROS Exemplo: Fórmula molecular: C3H6 O estudo da isomeria será dividido em duas partes: • isomeria plana; • isomeria espacial (estereoisomeria). 2. CLASSIFICAÇÃO DA ISOMERIA PLANA A isomeria plana (diferença entre os isômeros visí vel na fórmula estrutural plana) é subdividida em a) isomeria de função; b) isomeria de cadeia; c) isomeria de posição; d) isomeria de compensação (metameria); e) isomeria dinâmica (tautomeria). a) Exemplo O || H3C — C — CH3 Propanal Propanona (aldeído) (cetona) C3H6O C3H6O b) Exemplo H3C — CH2 — CH = CH2 H2C — CH2 | | H2C — CH2 but-1-eno ciclobutano (aberta) (fechada) C4H8 C4H8 c) Exemplo OH OH | | H3C— CH — CH3 H3C — CH2 — CH2 propan-2-ol propan-1-ol (OH está no C2) (OH está no C1) C3H8O C3H8O d) Exemplo H3C— O — CH2— CH2— CH3 H3C — CH2— O —CH2—CH3 metoxipropano etoxietano (O está entre os C 1 e 2) (O está entre os C 2 e 3) C4H10O C4H10O e) etanal etenol (aldeído) (enol) C2H4O C2H4O propanona prop-1-en-2-ol (cetona) (enol) C3H6O C3H6O dois ou mais compostos diferentes igual fórmula molecular diferentes fórmulas estruturais apresentam • Esse fenômeno é chamado de isomeria. H2C CH= — CH3 H2C CH2 CH2 — — — propeno ciclopropano isômeros Isômeros de função: funções diferentes H3C CH2 H —C O — Isômeros de cadeia mesma função;{ cadeia diferente. mesma função; mesma cadeia; Isômeros de posição posição diferente: grupo{funcional, insaturação ou ramificação. Isômeros de mesma função; compensação {mesma cadeia heterogênea;ou metâmeros posição diferente doheteroátomo. funções diferentes; Tautômeros {estão em equilíbrio;migração do H e da dupla. H — — H — —C H H —C O — CH H C—— —H —OH H — H — — C H —C O— — CH3— CH3——— CH H C—— —OH Q U ÍM IC A B D E – 65 MÓDULO 17 Isomeria Plana C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 65 1. ISOMERIA GEOMÉTRICA OU CIS-TRANS É um tipo de isomeria espacial presente em com - postos de cadeia aberta com dupla ligação (mais importante) e em compostos de cadeia fecha da saturada. 2. COMPOSTOS DE CADEIA ABERTA COM DUPLA-LIGAÇÃO Condição Exemplos O composto 1,2-dicloroeteno (H — C = C — H)| | Cl Cl apresenta isomeria geométrica, portanto existem dois compostos diferentes: cis-1,2-dicloroeteno e trans-1,2-dicloroeteno. 3. COMPOSTOS DE CADEIA FECHADA SATURADA Condição O composto 1,2-dibromociclopropano apresenta isomeria geométrica, por tanto exis tem dois compostos diferentes. cis-1,2-dibromociclopropano trans-1,2-dibromociclopropano Deve haver ligantes diferentes nos átomos de carbono da dupla-li gação. C = C — — — — aa b b C = C — — — — ca b d C = C — — — — aa b c a b a b c de a b a ce H — C = C — CH2 — CH3 — — H H H3C — C = C — CH3 — — H H 1-buteno (não apresenta isomeria geométrica 2-buteno (apresenta isomeria geométrica) A dupla ligação impede a rotação entre os átomos de carbono da dupla. Os ligantes diferentes irão originar dois compostos dife - ren tes: isômero cis e isômero trans. Isômero cis: apresenta ligantes iguais ou de maior massa molar no mesmo lado com relação à dupla ligação. Isômero trans: apresenta ligantes iguais ou de maior massa molar em lados opostos. Os isômeros cis e transtêm fórmulas espa - ciais dife rentes, portanto são isômeros es - paciais ou estereo isômeros. Haver pelo menos dois átomos de carbono do ciclo com ligantes diferentes. BrBr( ( Q U ÍM IC A B D E 66 – MÓDULO 18 Isomeria Geométrica C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 66 1. INTRODUÇÃO Há reações químicas mais len - tas e outras mais rápi das. Assim, por exemplo: A queima de uma vela demora algumas horas. A reação entre o metal potássio e a água ocorre numa fração de segundo. 2. VARIAÇÃO DAS CON CEN TRAÇÕES DOS REAGENTES E PRODUTOS NO DE COR RER DA REAÇÃO Consideremos a reação de de - composição da água oxigenada se - gundo a equação a seguir. Os dados apresentados foram determinados experimentalmente a partir de 0,8mol/L de água oxigenada. 2H2O2 → 2H2O + O2 Para qualquer reação química, sempre temos: 3. VELOCIDADE MÉDIA DE UMA REAÇÃO (vm) A velocidade ou rapidez com que uma reação química se pro ces sa não é necessariamente a mesma ao longo de toda a sua duração. Por isso, costuma-se trabalhar com a velocidade média. ou Δ[ ] = variação da concentração em mol/L =[ ]f –[ ]i Δt = variação de tempo = tf – ti Assim, a velocidade média pode ser expressa por: Velocidade média de consumo ou Velocidade média de formação Observações • vm é uma quantidade sempre positiva. • Para calcular vm, podemos usar outras gran de zas, tais como: 0 0,15mol/L 0,25mol/L 0,30mol/L aumenta 0 0,3mol/L 0,5mol/L 0,6mol/L aumenta 0,8mol/L 0,5mol/L 0,3mol/L 0,2mol/L diminui t = 0min t = 10min t = 20min t = 30min quantidade do reagente diminui com o tempo quantidade do produto aumenta com o tempo É a relação entre a variação da con cen tração de um dos rea - gentes ou de um dos produtos e o intervalo de tem po no qual ocor reu essa variação. variação da concentração vm = –––––––––––––––––––––––––––variação de tempo Δ[ ] vm = ––––––Δt Δ [reagente] vm = ––––––––––––––Δt Δ [produto] vm = ––––––––––––––Δt Q U ÍM IC A B D E – 67 FRENTE 3 Físico-Química MÓDULO 15 Cinética Química I: Velocidade (Rapidez) de uma Reação Química C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 67 Δn = variação da quantidade de maté ria Δm = variação da massa ΔV = variação do volume 4. EXEMPLO Calcular as velocidades médias com relação a H2O2, H2O e O2 no intervalo de 0 a 10min (usar os dados do item 2). vm H2O2 = vm H2O2 = Nesse intervalo de 0 a 10min, temos o consumo de 0,03mol de H2O2 por min. vm H2O = vm H2O = Nesse intervalo de 0 a 10min, temos a formação de 0,03mol de H2O por min. vm O2 = vm O2 = Nesse intervalo de 0 a 10min, temos a formação de 0,015mol de O2 por min. Δn vm = ––––Δt Δm vm = ––––Δt ΔV vm = ––––Δt Δ[H2O2]–––––––– Δt |0,5mol/L – 0,8mol/L| –––––––––––––––––––– 10min – 0min vm H2O2 = 0,03mol/ L. min Δ[H2O]–––––––– Δt 0,3mol/L – 0mol/L –––––––––––––––––––– 10min – 0min vm H2O = 0,03mol/ L. min Δ[O2]––––––– Δt 0,15mol/L – 0mol/L ––––––––––––––––– 10min – 0min vm O2 = 0,015mol/ L. min Q U ÍM IC A B D E 68 – MÓDULO 16 Complexo Ativado – Energia de Ativação 1. TEORIA DO COMPLEXO ATIVADO Explica o caminho da reação, isto é, como os rea - gentes originam os produtos. Considere a reação genérica: AB + C → A + BC colisão origina complexo origina A + BC entre ⎯⎯→ ativado ⎯⎯→ AB e C [ABC] AB + C → [ABC] → A + BC reagentes complexo produtos ativado Exemplo H2 + I2 → [H2I2] → 2 HI reagentes complexo produto ativado Observações • Nem toda colisão entre as partículas dos reagen - tes resulta em reação. • A colisão que resulta em reação é chamada de colisão efetiva. • O número de colisões efetivas é mínimo em re - lação ao número de colisões não efetivas. • AB + C → [ABC] → A + BC reagentes complexo ativado produtos R CA P Energia ER ECA EP Sempre temos: ECA > ER e ECA > EP 2. ENERGIA DE ATIVAÇÃO DE UMA REAÇÃO (Ea) Cálculo de Ea: Sabemos que a energia de ativação para uma rea ção • depende da natureza da reação. reação rápida: baixa Ea reação lenta: alta Ea • é independente da temperatura e da concen tração. 3. CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA HAVER A FORMAÇÃO DO COMPLEXO ATIVADO Considere a reação genérica: Complexo ativado de uma reação é uma es - trutura instável e intermediária entre os rea - gen tes e os produtos. É a energia fornecida aos reagentes para formar o complexo ativado dessa reação. AB + C [ABC] A + BC reagentes energia fornecida complexoativado produtos R ER Ea CA E P EP liberada energia CA Ea = ECA – ER C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 68 Para haver a formação do complexo ativado, duas condições são necessárias: 1.a) A colisão deve ocorrer numa posição geométrica favorável à formação do complexo ativado. 2.a) A colisão deve ocorrer com energia igual ou su - pe rior à energia do complexo ativado da reação. 4. DIAGRAMAS DE ENERGIA DE ATIVAÇÃO (Ea) A sequência: é chamada caminho da reação. reagentes complexo produtos ativadoenergia energia fornecida Ea liberada energia liberada > Ea: reação exotérmica (ΔH < 0) energia liberada < Ea: reação endotérmica (ΔH > 0) Considerando a reação: A2 + B2 → 2AB Q U ÍM IC A B D E – 69 Reação endotérmica (ΔH > 0) Reação exotérmica (ΔH < 0) Observação Quanto maior a energia de ativação, menor a velocidade da reação. A reação da direita (a seguir) é mais rápida que a reação à esquerda. MÓDULO 17 Fatores que Alteram a Velocidade de uma Reação: Temperatura, Superfície de Contato e Catalisador A reação I (Ea = 20kcal) é mais lenta que a II (Ea = 10kcal). 1. INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NA VELOCIDADE DE REAÇÃO Explicação: colisões mais energéticas → aumento do número de colisões efetivas implica Aumento da temperatura ⎯⎯⎯⎯→ Aumento da velocidade de reação C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 69 Q U ÍM IC A B D E 70 – Quanto mais fragmentado está o sólido, maior é a superfície exposta. O número de colisões aumenta, determinando também um aumento na velocidade da reação. Exemplo 2. INFLUÊNCIA DA SUPERFÍCIE DO REAGEN TE SÓLIDO NA VELOCIDADE DE REAÇÃO Quando um reagente está no estado sólido, a rea - ção ocorre apenas na sua superfície. Explicação maior superfície → maior número de colisões Exemplo Reação do CaCO3 com HCl em excesso. CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O v1 (25oC)↓ 10g (pedaço) } v2 > v1CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O v2 (25oC)↓ 10g (pó) CaCO3 em pedaço CaCO3 em pó (reação mais lenta) (reação mais rápida) Reação do Sb com Br2 a 25 oC (reação mais lenta) Reação do Sb com Br2 a 75 oC (reação mais rápida) Maior superfície implica Maior velocidade ⎯⎯⎯⎯→ do reagente sólido de reação C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 70 Observação 3. INFLUÊNCIA DO CATALISADOR NA VELOCIDADE DE REAÇÃO Explicação: Catalisador é uma substância que diminui a energia de ativação. Exemplo: Decomposição da água oxigenada. 1) 2 H2O2 ⎯→ 2 H2O + O2 v1 (25°C) }v2 > v1MnO22) 2 H2O2 ⎯⎯→ 2 H2O+O2 v2 (25°C) MnO2: catalisador A decomposição da água oxigenada é mais rápida na presença de MnO2, pois este atua como catalisador. � sem catalisador (rea ção lenta) � com catalisador (reação rápida) Observe os gráficos. ❑ Propriedades do catalisador • Não é consumido, portanto pode ser recuperado no final da reação. • Não altera o ΔH da reação. ❑ Ação do catalisadorExemplo SO2 + NO2 → SO3 + NONO2SO2 + O2 ⎯⎯→ SO3{NO + 1–– 2 O2 → NO2 NO2 = catalisador Sólidos em pó reagem mais rapidamente. implica Catalisador ⎯⎯⎯⎯→ Maior velocidade de reação O catalisador forma um composto inter me - diário com um dos reagentes, possibi li tan do para a reação um novo caminho (me ca nis mo), no qual a energia de ativação é menor. 1–– 2 Q U ÍM IC A B D E – 71 C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 71 Q U ÍM IC A B D E 72 – MÓDULO 18 Equação da Velocidade 1. INFLUÊNCIA DA CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES NA VELOCIDADE DE REAÇÃO Para a maioria das reações químicas, temos: Explicação Aumento do número Aumento do número de de moléculas dos ⎯→ colisões entre as molé- reagentes. culas dos reagentes. Exemplo Decomposição da água oxigenada. 2 H2O2 ⎯⎯→ 2 H2O + O2 exp. 1 0,10 mol/L v = 1,01 . 10–3 mol/L . min exp. 2 0,20 mol/L v = 2,02 . 10–3 mol/L . min Observe que, ao dobrar a concentração da água oxigenada (reagente), a velocidade da reação dobrou. 2. EQUAÇÃO OU LEI DA VELOCIDADE DE REAÇÃO Exemplos: a) 2 H2O2 → 2 H2O + O2 Vimos que, ao dobrar a concentração de H2O2, a velocidade da reação dobra. Isto sugere que a ve - locidade desta reação é diretamente proporcional à concentração de H2O2, portanto a equação da velocidade dessa reação é v = k [H2O2] 1 reação de 1.a ordem v = velocidade da reação k = constante de velocidade (constante de propor - cionalidade) [H2O2] = concentração em mol/L de H2O2 expoente 1 é chamado de ordem Cálculo do k Usando os dados do experimento 1, temos: v = k [H2O2] ou k = k = k = 1,01 . 10–2/min b) 2 H2(g) + 2 NO(g) → N2(g) + 2 H2O(g) Analisando e comparando os experimentos, temos: A equação da velocidade é: v = k [H2] [NO] 2 reação de 3.a ordem c) NO2(g) + CO(g) → CO2(g) + NO(g) Analisando e comparando os experimentos, temos: A equação da velocidade é: v = k [CO]0 [NO2] 2 ou v = k [NO2] 2 reação de 2.a ordem Observações • A equação da velocidade não é obtida pela equa - ção química correspondente. • A ordem nem sempre é igual ao coeficiente estequiométrico. Exemplo 2 H2O2 → 2 H2O + O2 v = k [H2O2] 1 coeficiente da H2O2 é 2 ordem da reação com relação ao H2O2 é 1 Aumento da implica Aumento daconcentração ⎯⎯⎯⎯→ velocidade dos reagentes de reação Equação que mostra a relação entre a velo ci - dade de reação e a concentração do rea gen te. A equação da velocidade é determinada ex - peri mentalmente, isto é, comparando a va - riação da concentração do reagente com a variação da velocidade. v –––––– [H2O2] 1,01 . 10–3 mol/L . min –––––––––––––––––––– 0,10 mol/L Experimentos 1 2 3 [H2] 0,10 0,20 0,20 NO 0,10 0,10 0,20 velocidade (mol/L . s) 0,10 0,20 0,80 Experimentos 1 2 3 [NO2] 0,1 0,1 0,2 [CO] 0,1 0,2 0,2 velocidade (mol/L . s) 5,0 . 10–2 5,0 . 10–2 20 . 10–2 1 e 2 [H2] 0,10 0,20 x2 v 0,10 0,20 x2 v é diretamente proporcional à [H2] 1.a ordem� 2 e 3 [NO] 0,10 0,20 x2 v 0,20 0,80 x4 v é diretamente proporcional ao quadrado da [NO] 2.a ordem � 1 e 2 [CO] 0,1 0,2 dobra v 5. 10–2 5. 10–2 v não depende da [CO] ordem zero� 2 e 3 [NO2] 0,1 0,2 x2 v 5,0 . 10–2 20 . 10–2 x4 v é diretamente proporcional ao quadrado da [NO2] 2. a ordem � cons- tante C4_QUIM_BDE_TEORIA_ALICE 08/02/12 15:25 Página 72
Compartilhar