Cinética Teórica

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Cinética Química Teórica
Aula 01
Prof. Dr. Anderson Lima
Cinética Química Teórica
INTRODUÇÃO
DEFINIÇÕES GERAIS
• O termo “cinética” está relacionado a “movimento” quando se pensa nele
a partir de seu conceito físico;
• Estuda a forma como ocorrem as reações químicas e a sua velocidade,
através de um estudo quantitativo das variações de concentração com o
tempo.
Cinética Química Teórica
INTRODUÇÃO
DEFINIÇÕES GERAIS
• O objetivo principal da “cinética” é o estudo da velocidade das reações
químicas:
a) O desenvolvimento de métodos experimentais que permitam medir as
velocidades das reações, desde as mais lentas até as mais explosivas;
b) O estudo dos fatores que influenciam nas velocidades das reações;
c) O estudo do “caminho” percorrido pelas reações.
Cinética Química Teórica
INTRODUÇÃO
DEFINIÇÕES GERAIS
Velocidade das reações
químicas
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Cinética Química Teórica
INTRODUÇÃO
DEFINIÇÕES GERAIS
•Velocidade de uma reação química refere-se a variação na
concentração de uma substância por unidade de tempo:
2N2O5→ 4NO2 + O2
- Por exemplo, considere a decomposição de N2O5:
* [ ] representa concentração em mol.L-1
* O sinal negativo é necessário porque a 
concentração de N2O5 diminui ao longo 
do tempo
Velocidade da reação = variação de [N2O5] = - ∆[N2O5]
variação de tempo ∆t
Cinética Química Teórica
INTRODUÇÃO
DEFINIÇÕES GERAIS
• Em termos de aparecimento de NO2, temos:
Velocidade da reação = ∆[NO2]
∆t
Notas:
* A velocidade de formação de NO2 é 2x a velocidade de decomposição de N2O5.
* Formação de O2 é metade da velocidade de decomposição de N2O5.
Cinética Química Teórica
Interpretando Gráficos
DEFINIÇÕES GERAIS
Gráfico da concentração de reagente em função do tempo para a 
decomposição do N2O5. Fonte: Kotz, 2008.
• Velocidade muda durante a
reação.
• [R] diminui rapidamente
no início e mais
lentamente no final.
• Velocidade instantânea
determina-se traçando
uma linha tangente à curva
concentração-tempo
Cinética Química Teórica
Interpretando Gráficos
NO + O3→ NO2 + O2
• No caso de variações infinitesimais,
−
𝑑 𝑁𝑂
𝑑𝑡
=−
𝑑 𝑂3
𝑑𝑡
=
𝑑 𝑁𝑂2
𝑑𝑡
=
𝑑[𝑂2]
𝑑𝑡
= 𝑉
2HI(g)→ H2(g) + I2(g)
• Vamos agora considerar uma reação onde os 
coeficientes estequiométricos são diferentes,
−
1
2
𝑑 𝐻𝐼
𝑑𝑡
=
𝑑[𝐻2]
𝑑𝑡
=
𝑑[𝐼2]
𝑑𝑡
= 𝑉
Cinética Química Teórica
Interpretando Gráficos
−
𝑑 𝐻2𝑂2
𝑑𝑡
=
1
2
𝑑[𝐻2𝑂]
𝑑𝑡
=
𝑑[𝑂2]
𝑑𝑡
= 𝑉
H2O2(aq)→ 2 H2O(g) + O2(g)
A reação: 2O3 → 3O2 foi estudada em um
experimento e, a velocidade de consumo do
ozônio foi de 2,5.10-5mol.L-1.s-1.
Qual a velocidade de produção de O2 neste
experimento?
Exemplo 1:
Cinética Química Teórica
Velocidade Instantânea
Limite da velocidade média para um intervalo de tempo tendendo a zero.
Cinética Química Teórica
Velocidade Instantânea
Exercício 1
Em um certo tempo de reação, a substância A está desaparecendo a uma
velocidade de 4.0x10-2 M/s, substância B está sendo formada a uma
velocidade de 2.0x10-2 M/s, e a substância C está sendo formada a uma
velocidade de 6.0x10-2 M/s. Qual das opções abaixo poderia ser a
estequiometria para a reação que está sendo estudada?
(a) 2A + B → 3C (b) A → 2B + 3C
(c) 2A → B + 3C (d) 4A → 2B + 3C
(e) A + 2B → 3C
Exercício 2
Se a velocidade de decomposição do N2O5 na reação 2 N2O5(g) → 4 NO2(g) + 
O2(g) em um particular instante de tempo é 4.2x10
-7 M/s, qual a velocidade
de aparecimento de (a) NO2 e (b) O2 nesse instante?
Cinética Química Teórica
Concentração e Lei de Velocidade
NH4
+
(aq) + NO2
-
(aq)→ N2(g) + 2 H2O(l)
Cinética Química Teórica
Concentração e Lei de Velocidade
• A velocidade de uma reação em um determinado tempo t está
relacionada com as concentrações das espécies presentes nesse
tempo mediante uma expressão do tipo:
Para uma reação genérica aA + bB→ xX
Onde, m e n são determinados experimentalmente.
V = K [A]m . [B]n
• A constante de proporcionalidade k, é denominada de constante
cinética ou constante de velocidade, e sua magnitude depende da
temperatura e pressão, e consequentemente determina como a
temperatura afeta a velocidade.
Cinética Química Teórica
Concentração e Lei de Velocidade
Cinética Química Teórica
Concentração e Lei de Velocidade
Como a velocidade de reação, a lei de velocidade e a constante se diferem?
- Uma vez conhecido a velocidade da reação e a lei de velocidade podemos calcular K.
Cinética Química Teórica
Concentração e Lei de Velocidade
Como a velocidade de reação, a lei de velocidade e a constante se diferem?
- Se tivermos os valores de K e soubermos a lei de velocidade podemos
calcular a velocidade da reação para qualquer conjunto de concentrações.
Exemplo:
Calcule a velocidade da reação quando [NH4
+] = 0.100 M e [NO2
-] = 0.100 M, K
= 2.7 x 10-4 M-1 s-1, m = 1 e n=1.
Cinética Química Teórica
Equação de Velocidade
V = K [A]m . [B]n
• A constante K, é uma constante que relaciona a velocidade e a
concentração a determinada temperatura. Deve ter unidades
consistentes com os outros termos:
1° ordem - tempo-1 (s-1, min-1, hora-1...)
2° ordem - L.mol-1.tempo-1
3° ordem - mol.L-1.tempo-1
2NO(g) + Cl2(g) → 2NOCl(g)
V = K[NO]2[Cl2]
* 2º ordem em relação ao NO
* 1º ordem em relação ao Cl2
* 3º ordem total
Bons Estudos...