Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 ��������� ����� Professora Fernanda Arruda Nogueira E-mail: fnogueira@iq.ufrj.br; fernanda.alunos@gmail.com ��������� �� ����� � � �� �� � ���� �������� �� ������ ��� �� ���� �� ������ ��� � � �� ������ ������ ��� � �� � ������ 2 ��!��� ������ ���������� ������������ ��� ������������������������������������� � ����������������� ������������� ��������������������������� 3 ��!��� ������ ��� ��������� ������ �������� ������������� ���� ���� ���� ��������������������������������������!�������� �������� ��������� ������� ������"����� ����������������� 4 ��!��� ������ #������������������ ���"� ������ �����������������������$ % ��� ��&�������� ����������� ���' % ������������ ������� �����' % (������� ����� ���������� ������' % )���������� �� ����' % ������������ 5 Velocidade de Reação: A � B � ���*→ �� ���+ ��!��� ������ � ,������������-����� ,������� �������������� ������� �������� ����������� ��������� ������������ 6 A B Tempo Velocidade = −−−− ∆∆∆∆[A] ∆∆∆∆t ∆∆∆∆[B] ∆∆∆∆tVelocidade = 7 ��!��� ������ � ,������������-����� ������������������� � ��������������� .�./������01�2 3.�!3.�� ���������������� ������������������������ ���045� ���������������� ��������� �45 N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) 8 ��!��� ������ � ,������������-����� ������������������� � ��������������� .�./������01�2 3.�!3.�� ���������������� ������������������������ ���045� ���������������� ��������� �45 N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) ,������������+�������������� 04� ,������������#������� �01� Vel = - [H2] dt 1 3 Vel = [NH3] = 1/2x1,15 mmol.L-1.h-1 dt 1 2 9 ��!��� ������ � 2������,������������-����� ��6���� ���-����� 2������,��������� � ������������������� ��������� �������� ���������� �������������� ������� �������7������� �������� ���� ������������������������������������ �������������� ������������ ���� �������������� ������ ����� 10 ��!��� ������ � 2������,������������-����� ��6���� ���-����� ,�α 8 9 ������������������������������������ �����������3��$ ,�:�;�8 9" ����' ;�:���������������������������������� �� :� ������ ��� ������� � �� �< ����� ���� ������������ ����������������� BA→ 11 # $ %& � $ �� ' ( ) *#+"*&+, �# ������ � �������� � �� " ���� ������ ���� = � ��������� �������� > ���" ���������� �����*= � ������������������������ ������?��@�>A= � ������ ��� ������������� ���� ��������������������� �� ���"�������������� ����������= F2(g) + 2ClO2(g) 2FClO2(g) V = k [F2][ClO2] 1 FONTE: Chang, R. Química Geral, Trad. Rebelo, M.J.F., et.all., 4ed. São Paulo: McGrawn-Hill, 2006. 778p. ��!��� ������ � 2������,������������-����� ��6���� ���-����� 12 ��!��� ������ � 2������,�����������6���� ���-����� )�� ,�:�;��8*�61 39�@�8*�39�@�80@94 �������� ���� ������������3��������������������� ����$ 6����� ������:�.�@�.�@�4�:�BC �����D D������ ������������'� ���� ���� �� � ��� ��� �������� ���� �� ����� ������������������� BrO3-(aq) + 5 Br-(aq) + 6H+ (aq) 3 Br2(g) + 3H2O (aq) 13 ��!��� ������ � 2������,�����������6���� ���-����� % E�������� � �������� &������� ����� ������������������� �� ������������ ��� ������ ������� ���� &���! � �"����' )�$�+����������� ������ ��F��� �������� �������� ?G���H�� A % E�� ������ � ����������� ����� ������ ��������� �� ��������������������������������' )�$�+����������� ���������"��"���?G01A��� G���04 14 ��!��� ������ � 2������,�����������6���� ���-����� % E�������� � ����� �������� ������ ���������?� ������A��� ��������������������������� ��� �������� �����B��� )���-����� ��������������� ����6*�4 �� �6���*�4 15 ��!��� ������ � 2������,�����������6���� ���-����� %E�������� � �������� � ������ ��������������������������� ����������� ���������4��� % -����� �������� "���������� )���-����� ����40B6�?������A��� �0B ?������A����6�?���<���� ����������A�I 6���� .�/��7���������������������� ������������ � ������� 4�J % -����� �������� �� ����� )������������ ���6&F��� ��6�� K����� � �������������������� ���6&F��� ������������������������ ��6�� K��� � L�/ 16 ��!��� ������ )������� ������� ���� ��������������������� ��������� ����� �A 2NO(g) + Br2(g) 2 NOBr(g) 273oC / B 1 4 . .LJL�.LL�1L BJL�.LL�4L 1ML�1LL�.L 4BL�4LL�.L .4L�.LL�.L ,�N���N2��8*�49LN���N28�69�N���N2 17 ��!��� ������ )������� ������� ���� ��������������������� ��������� ����� �A 2NO(g) + Br2(g) 2 NOBr(g) 273oC / B 1 4 . .LJL�.LL�1L BJL�.LL�4L 1ML�1LL�.L 4BL�4LL�.L .4L�.LL�.L ,�N���N2��8*�49LN���N28�69�N���N2 �- .-/-0-0- �- 0- �- 18 ��!��� ������ )������� ������� ���� ��������������������� ��������� ����� �A ,�:�;�8�69� 8*�49 > �5�>5 ,�:�;�8�694 8*�49 . 6���� O�����:�1�?4@.A 2NO(g) + Br2(g) 2 NOBr(g) 273oC 19 ��!��� ������ )������� ������� ���� ��������������������� ��������� ������ ���������� �������� .��������������� �A / B 1 4 . L�L.BL�L4LL�L.L L�44PL�L4LL�LBL L�..BL�LBLL�L4L L�L/PL�L4LL�L4L L�L4JL�L.LL�L4L ,�N���N2��8649LN���N28�69�N���N2 2NO(g) + O2(g) 2 NO2(g) 25oC 20 ��!��� ������ )������� ������� ���� ��������������������� ��������� ����� �A 1 4 . B�L�.L3BL�LBLL�L4L B�L�.L3BL�L.LL�LBL .�L�.L3BL�L.LL�L4L ,�N���N2��8649LN���N28�69�N���N2 2NO(g) + O2(g) 2 NO2(g) 300oC 21 1� �� � � ���2�� % (������������������������������ ���� % G����!�������������� ������������� ���������� ��������������������� ��������������"����������� ������ � ����+������������������ ��� ������������� ������� ����������� ������������������ ���������� ���� ���Q��' 22 1� �� � � ���2�� % ���� ������������������� ����������� ����������������������������� ��������)�������������� ������ ���������������?)�A��� ���Q���� �� ���� �������������������� ����������������Q����"����������"�������� ������� ��� 23 1� �� � � ���2�� � ���������)"������$ % ��������������������������������� ���������� ���������� �������� �����"��������� �������7��������������������"�������"�������������� �������������������������� ����������' % ������� �������������������������������������������������� ���� �!�� ����Q���"�����' % ����������������������������������!�������������������� �� ������� 24 1� �� � � ���2�� � ���������)"������$�Um número muito reduzido de colisões resulta em reação DE���������������������!�����������������������"���������������� ���= 25 1� �� � � ���2�� � )"������������������������-�� ����� % �(���������������������&�� ������������������ ����������� �����������������R������������������ ������������������� ���� �������������� ����������� ������ ,�α �R���� �����������N� 7���������������� ������ ����� � ���������� ��������R���� ��� ������������������������ ������ �������� ��������������������� 26 1� �� � � ���2�� � )"������������������������-�� ����� % �������������������������������� ���������������"��������� ����� ��������)������������������������������������������ ,�:�;�8-�� ����9 )��� �@�*���������G��� �� ,:�;�8 9�8*9 7����������8 9�:�������������4 7����������8*9�:�������������4 27 1� �� � � ���2�� � (���������)���������(�������� % E������������"�������<������������������������ ������������ ����"������ "�������' % )������ ���)��������� ���������� ����������������� �������� � ������������ ������������� ���� ����������F�����' % �)�� ��� �����"����������)������������� �!���������3 43����� �� ��� 56 7 % 7�� ��� ������� ���������������� ���� ������������ �������� ����������������� ������� ��������)���������������� ������������ ������ 28 1� �� � � ���2�� � (���������)���������(�������� )��� ����� ������������ �������������������� ������ ����������' (����������� ��������������������������� ���� )���� "������� )�� "������� 29 1� �� � � ���2�� � (���������)���������(�������� Progresso da Reação Progresso da Reação E n e r g i a P o t e n c i a l E n e r g i a P o t e n c i a l Complexo ativado Complexo ativado 30 1� �� � � ���2�� � (���������)���������(���������I ��������� ������ % ������������������������� ������ ��� ������ ��� ��"��� ����� �� S�������3��T�� % ���� �������������������������� �������������"�������� 31 1� �� � � ���2�� � (���������)���������(���������I ��������� ������ % 6���������������������������� ����������!���������S������� ������������T� H3C N C C N H3C H3C C N Isomerização da metil isonitrila para acetonitrila. 32 1� �� � � ���2�� � (���������)���������(���������I ��������� ������ % 7�� ��� ������� ���������������� ���� ������������ �������� ����������������� ������� ��������)���������������� ������������ ������ 33 1� �� � � ���2�� �)"��������(������� ������������������������������� %������������������ ����� ���������������� ���?(A������������� )��� ������������?)�A� % �������������(����������"�������������� ����� ������ ���)� ���������������������&������������ 34 1� �� � � ���2�� � )"��������(������� ������������������������������� % ������� ���������(������� ������ �����������!� �� � ����������"��������������� ������� �������������� ��� � "������������� �������������������������)�� 35 1� �� � � ���2�� � )"��������(������� ������������������������������� +������ ��������*���&�������U��V��� % +������ ��������*���&���� � � ���(������������������� ���R������������� ����� ������� ���������� �������������)�� 36 1� �� � � ���2�� � )"��������(������� ������������������������������� % +������ ��������U��V��� � � ���(������������R������������� ����� ������������ ����� �������)����� �������W������� ����� ��� ���������� ������������ ����� ����� �� ����������� ��� �������)�� �� 56 � � � � � � �!��� � � � ������ � � � 8��� � ���2�� 37 1� �� � � ���2�� � U���������)��� ������ ������� % �����������)� � ����������)� �������� ��!��� ��������� �� ��������3���� �$ ) ( #9 � �3 :�1 #����; �� ) ( �� # � �� � �3 :�1 6���$ �:�������������������������"��� K���������������' ��:�� ������������� ����������� ���� ;�:������������������������ )�:����� �������������� -�:��������������� ������������:�J�1.B�XNY���� 38 1� �� � � ���2�� � U���������)��� ������ ������� �� ) ( �� # � �� � �3 :�1 )������ ���������������������������� �������� ������!������ �� ) ( �� # � 3 :�1 ,( % $ �" W����������:�� ?�� ;AN� ?.N(A�:�3 )�N- y = m x + b 39 1� �� � � ���2�� � U���������)��� ������ ������� % G����� ����������� ������"������������������������)���������� ������������;� G����;. ��;4 �� ;. :��� �I )�N-(. �� ;4 :��� �I )�N-(4 W ������$ �� ;. @�)�N-(. :��� ;4 @�)�N-(4 )�N-�:��� ;.N;4 ?.N(4 I .N(.A 3 ( � �� )�:)� 4�:1� � �:1�7 40 1� �� � � ���2�� � U�������������-����� Mecanismo de Reação � Indica a seqüência detalhada de etapas simples e elementares que levam dos reagentes aos produtos! Etapas Elementares � Representa a progressão da reação global em nível molecular! Reação Global � Representa o início e o final da reação, omitindo as etapas elementares! Molecularidade � É o número de moléculas que reagem durante uma etapa elementar! � Unimolecular – uma molécula � Bimolecular – duas moléculas � Trimolecular – três moléculas 41 1� �� � � ���2�� � U�������������-����� )���4��46�������������4��4�@�64 ,����������:�;�8�469��?������������������������A U�������������������������������$ Etapa 1: N2O N2 + O Etapa 2: N2O + O N2 + O2 Global: 2 N2O 2 N2 + O2 7�������������� ����)�����.�� �� ��������������� �$ ,�:�;�8�469 2�����������������:������������ ������������������������ 42 1� �� � � ���2�� � U�������������-����� ��� ���������������������� �������������������� ���������� ���� �����������������������������������?;A������������������������ ��� ��������� ���������� 43 1� �� � � ���2�� � U�������������-����� )���6�����!�������������"���� ������ �����"���������������������� ��61 3���������������������3� �������3���� ������������������������ ���������$ ���� ������� ���������������������5�)����������� �������� ��������������������� �������������5�U������� ���������������� ����������������� ��������������� ������ Etapa 1: ClO- (aq) + ClO- (aq) ClO2-(aq) + Cl- (aq) Etapa 2: ClO2- (aq) + ClO- (aq) ClO3- (aq) + Cl- (aq) 3 ClO- (aq) ClO3- (aq) + 2 Cl- (aq) 44 1� �� � � ���2�� � U�������������-����� )���4 �@�*��������������@�+ 2�����������������������������$�,�:�;�8 94 � G�������� �����������$ % 4C G�������$�4 ���������������Z Z�@�*�����������@�+ 7 ������� ��Y. [�Y4 '��Y. ����������� +���������$�,�:�;�8 94 2�����������������:��������������������������������������G����������� �������������� ���� k2 k1 45 1� �� � � ���2�� � U�������������-����� )���4 �@�*��������������@�+ 2�����������������������������$�,�:�;�8 94 8*9 � G�������� �����������$ % 1C G�������$�4 ���������������Z Z @�*�����������@�+ 7 ������� ��Y4 [�Y. '��Y4 ����������� +���������$�,�:�;�8Z9�8*9 �6U6�-)762,)-�)7( �+W#)-)�\ �)�(-)� 7�,)26�W+ +)75 k1 k2 2����������������������������������� �� ��������������� ��������������������� ����������===== 46 Etapa Inicial Rápida 2NO(g) + Br2(g) →→→→ 2NOBr(g) V = k[NO]2[Br2] (experimental) Etapa 1: NO(g) + Br2(g) NOBr2(g) (rápida) Etapa 2: NOBr2(g) + NO(g) 2NOBr(g) (lenta) 2NO(g) + Br2(g) 2NOBr(g) (global) k1 k -1 k2 V = k2[NOBr2][NO] 1� �� � � ���2�� 47 1� �� � � ���2�� � U�������������-����� 3 +���3���������������������������== �����������������������6*�4 ����������������������� ����� �������������5 3�������������������������������������������������� +�����$�,�:�;�8�69�8*�49 W������$�,�:;3. 8�6*�49 ' ( )�*<=&��+*<=+ 48 48 V = k2 [NO][Br2][NO] = k[NO]2[Br2]k1k -1 k 1� �� � � ���2�� � U�������������-����� 3 �������������� �������������������������$ 37 ����� ��������������������������=== 3 (��������������������������������������� V = k2[NOBr2][NO] ]NO][Br[]NOBr[ 2 1 1 2 − = k k No equilíbrio da Etapa 1: V1 = V-1 49 1� �� � � ���2�� � U�������������-����� ��������4��6�@�64 ��������������� ���������������$ �6? A�@��6? A�����������������������464 ? A �464 ? A�@�64? A 4��64 ? A� U������� ������������������������������������������������������� ,:�Y8�6948649���������������������"��������������������"��� �����5 k1 k2 50 50 Efeito do Catalisador � Aumenta a velocidade de uma reação sem ser consumido! � Geralmente, reduz a energia de ativação da reação! � Homogênea – catalisador e reagentes na mesma fase. � Heterogênea – catalisador e reagentes em fases diferentes. Sem catalisador Com catalisador Progresso da Reação Progresso da Reação E n e r g i a P o t e n c i a l E n e r g i a P o t e n c i a l FONTE: Chang, R. Química Geral, Trad. Rebelo, M.J.F., et.all., 4ed. São Paulo: McGrawn-Hill, 2006. 778p. Vcatalisada > Vnão-catalisada Ea < Ea´ 1� �� � � ���2�� 51 � Catalisador Progresso da Reação Produtos Reagentes Caminho original Caminho catalisado Ea do Caminho catalisado E n e r g i a P o t e n c i a l FONTE: Brown, T.L., LeMay, H.E. e Bursten, B.E., Química – Ciência Central, Trad. Matos, R. M.,9ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. 972p. 2H2O2(aq)→→→→ 2H2O(l) + O2(g) Catalisador Intermediário 1� �� � � ���2�� 52 52 � Catálise Heterogênea Síntese da Amônia – Processo Haber � Utilizada na fabricação de fertilizantes e explosivos. FONTE: Chang, R. Química Geral, Trad. Rebelo, M.J.F., et.all., 4ed. São Paulo: McGrawn-Hill, 2006. 778p. hidrogênio nitrogênio amônia catalisador dissociação combinação N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Fe/Al2O3/K2O 1� �� � � ���2�� 53 53 � Catálise Homogênea Catálise Ácida V = k[CH3COOC2H5] CH3−−−−C−−−−O−−−−C2H5(l) + H2O(l)→→→→ CH3−−−−C−−−−OH(aq) + C2H5OH(l) O O Em meio ácido (H+(aq)) V = k[CH3COOC2H5][H+] 1� �� � � ���2�� 54 � Catálise Enzimática Enzimas � São catalisadores biológicos! � Sistema Chave-Fechadura � Alta especificidade � Os sítios ativos podem ser bloqueados (Inibidores Enzimáticos) � 103–107 eventos por segundo FONTE: Brown, T.L., LeMay, H.E. e Bursten, B.E., Química – Ciência Central, Trad. Matos, R. M.,9ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. 972p. 1� �� � � ���2��
Compartilhar