Aula 4 - Cinética Química

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CINÉTICA 
QUÍMICA
Curso: Biomedicina
Disciplina: Química Geral
Prof. Msc Bruno de Araújo Gomes
INTRODUÇÃO
CINÉTICA QUÍMICA É A ÁREA DA QUÍMICA QUE ESTUDA AS VELOCIDADES DAS REAÇÕES.
Ex: - A velocidade com que um remédio pode levar para agir no organismo. 
O tempo de vida útil de materiais expostos na atmosfera (corrosão).
INTRODUÇÃO
Toda reação química necessita de um certo tempo para se completar.
Reação de neutralização.(reação muito rápida).
H2SO4 + NaOH→ Na2SO4 + H2O
Formação da H2O ( pode ficar anos sem ocorrer, mas uma faísca desencadeará uma reação explosiva).
H2 + ½ O2 → H2O
Transformação de gases tóxicos em não-tóxicos. (Condições ambiente lenta, mas em condições adequada pode ser usada para diminuir a poluição emitida pelos automóveis).
2 CO + 2 NO →2 CO2 + N2
VELOCIDADE MÉDIA DAS REAÇÕES
Reagentes: A concentração diminui com o passar do tempo.
Produtos: A concentração aumenta com o passar do tempo.
Determinação da equação de velocidade
v = k [R]n
[R] = concentração molar dos reagentes
k = constante de velocidade
n = ordem dos reagentes
Também conhecida como velocidade instantânea de reação!
OBSERVAÇÃO: Nem sempre os coeficientes esquiométricos serão ordem de reação: 
Observe os dados:
[NO2]: concentração de NO2 em mol/L.
[CO]: concentração de CO em mol/L.
v: velocidade de reação em um determinado instante
- Entre os experimentos 1 e 2, a [CO] dobrou e a velocidade não foi modificada.
- A velocidade da reação não depende da [CO].
- Entre os experimentos 2 e 3, a [NO2] dobrou e a velocidade quadruplicou.
- Velocidade aumenta quatro vezes quando dobra a [NO2].
Ordem da reação: 2ª ordem (0 + 2)
k [CO]0
• [NO2]2
CO: ordem zero
k [NO2]2
NO2:
2ª ordem
v =
ou v =
Determinando a equação de velocidade e ordem de reação
RESUMINDO:
Para uma reação hipotética: Am + Bn → C, temos:
EXERCÍCIOS
01
A reação 2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g) ocorre quando a exaustão dos automóveis libera NO na atmosfera. Escreva a lei de velocidade do consumo de NO e determine o valor de k, sabendo que:
 
Experimento
[NO]
(mol/L)
[O2]
(mol/L)
Velocidade
(mol/L.s)
1
0,012
0,020
0,102
2
0,024
0,020
0,408
3
0,024
0,040
0,816
02
03
Fatores que influenciam nas velocidades de reações
Área de contato entre os reagente;
Concentração dos reagente;
Temperatura e energia de ativação;
Ação de catalisadores.
ÁREA DE CONTATO ENTRE OS REAGENTES
Esse fator tem sentido quando um dos reagentes for sólido.( batata, estômago)
Fe(prego) + H2SO4(aq) → FeSO4 (aq) + H2(g) V1
Fe(limalha) + H2SO4(aq) → FeSO4 (aq) + H2(g) V2
Na segunda reação a área de contato é maior.
Portanto V2 › V1
CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES
Quanto maior a concentração dos reagentes, maior será a velocidade da reação.
O O2 é o responsável pela deterioração do suco de laranja. Dentro da laranja a [ ] de O2 é baixa logo o suco dura alguns dias, mas fora, aumentando a [ ] de O2 o suco estraga muito rápido.
O carvão na churrasqueira quando abanado fica incandescente porque estamos aumentando a [ ] de gás oxigênio (O2 , que é reagente na combustão), portanto aumenta a velocidade da reação.
TEMPERATURA
↑TEMPERATURA ↑ ENERGIA CINÉTICA ↑COLISÃO ↑ VELOCIDADE
Regra de Van’t Hoff: um aumento em 10ºC provoca uma duplicação na velocidade da reação.
Os alimentos gelados estragam com menor facilidade, pois a velocidade da reação diminui.
Os incêndios se alastram rápido porque a energia liberada pela combustão (exotérmica)ajuda as moléculas que ainda não reagiram a vencer as barreiras energéticas que separa reagentes e produtos.
ENERGIA DE ATIVAÇÃO
É a energia mínima necessária para ativar as moléculas fazendo com que elas colidam efetivamente, possibilitando o início da reação.
Além de colisões com orientação espacial adequada, as moléculas devem apresentar uma energia cinética mínima que propicie uma ruptura das ligações entre os reagentes e formação de novas ligações, nos produtos.
Quanto maior a energia de ativação, mais lenta é a reação.
	TEMPERATURA x Ea 
As variações de temperatura modificam o valor da constante de velocidade (K).
Um aumento da T aumenta a frequências das colisões intermoleculares e aumenta a energia cinética das moléculas fazendo com que um maior número alcance a energia de ativação.
Um aumento na energia cinética (agitação das moléculas) favorece a ruptura das ligações.
GRÁFICO DE ENTALPIA: REAÇÃO EXOTÉRMICA ∆H < 0
GRÁFICO DE ENTALPIA: REAÇÃO ENDOTÉRMICA ∆H > 0 
CATÁLISE (CATALISADOR)
Entende-se por catálise toda e qualquer reação que ocorre com a presença de um catalisador.
Catálise homogênea: o catalisador e os reagentes constituem uma única fase.
Catálise heterogênea: o catalisador e reagentes constituem mais de uma fase.
AÇÃO DOS CATALISADORES
O catalisador é uma substância que aumenta a velocidade da reação, sem ser consumida durante tal processo.
Os catalisadores encontram caminhos alternativos para a reação, envolvendo menor energia.(diminuem a Ea, tornando-a mais rápida).
CARACTERÍSTICAS DOS CATALISADORES
Somente aumentam a velocidades; 
Não são consumidos;
Não iniciam reação, mas interferem nas que já ocorreram sem sua presença;
 Podem ser usados em pequenas quantidades;
Seus efeitos podem ser diminuídos pela presença de “venenos de catálise”.
PRESSÃO
 Pressão a proximidade número de velocidade . das moléculas colisões da reação
EXERCÍCIOS
O primeiro veículo lançador de satélites (VLS) desenvolvido no Brasil foi destruído por um incêndio, em 22 de agosto de 2003, causando a morte de 21 engenheiros e técnicos. O incêndio ocorreu devido à combustão do combustível sólido da aeronave, atingindo temperaturas da ordem de 3.000 °C. Suponha que um ônibus espacial utilize um combustível sólido constituído de alumínio em pó, perclorato de amônio (NH4ClO4) e o catalisador óxido de ferro (III). Durante a decolagem, o Fe2O3 catalisa a reação entre NH4ClO4 e Al, resultando nos produtos sólidos Al2O3 e AlCl3 e gasosos NO e H2O.
a) Escreva a equação química, devidamente balanceada,da reação que ocorre durante a decolagem desse ônibus espacial.
b) O gráfico a seguir apresenta as curvas de uma reação que ocorre na presença e na ausência de um catalisador. Relacione os segmentos A e B com as energias correspondentes e a dependência dos mesmos com o catalisador.
RESPOSTA: 3 NH4ClO4 + 3 Al  Al2O3 + AlCl3 + 3 NO + 6 H2O
Segmento A: Energia de ativação da reação catalisada. A energia de ativação é menor na presença do catalisador.
Segmento B: Variação de entalpia, que não depende do catalisador.
Estudos cinéticos da reação entre os gases NO2 e CO na formação dos gases NO e CO2 revelaram que o processo ocorre em duas etapas: 
I. NO2(g) + NO2(g)  NO(g) + NO3(g)
II. NO3(g) + CO(g)  NO2(g) + CO2(g)
O diagrama de energia da reação está esquematizado a seguir.
 Apresente a equação global da reação e a equação
da velocidade da reação que ocorre experimentalmente.
Os dados da tabela referem-se à reação química hipotética
 A + B  C
Experiência [A](mol/L) [B](mol/L) Veloc. Inicial (mol/L. min) 
 I	 	1,0	1,0		2,0
 II		2,0	1,0		2,0
 III		2,0	2,0		4,0
 IV		2,0	3,0		6,0
Com esses resultados qual é a equação de lei da velocidade?