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CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA Através da cinética química será possível estudar a velocidade com que as reações químicas ocorrem, bem como os fatores e leis que estão diretamente influenciando sua velocidade. Vm=Velocidade média de uma reação = ∆[ ]/∆t ∆[ ]= Variação da concentração ∆t = variação do tempo (intervalo de tempo) CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA Como a velocidade pode mudar com o tempo, definimos a velocidade média da reação como sendo a variação da concentração molar (mol/L ou M) de um reagente (R) ou produto (P), durante o intervalo de tempo: OBS.: Como os reagentes são consumidos em uma reação, a concentração molar de R decresce como o tempo e ∆[R] e é negativa. O sinal (-) na equação 1 assegura que a velocidade é positiva, o que é a convenção normal da cinética química. CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA Analisando a velocidade média das três substâncias envolvidas na reação num mesmo intervalo de tempo, por exemplo, de 0 a 10 min (∆t = 10 min), temos: Concluímos, então, que os valores das velocidades médias obedecem à proporção estequiométrica da reação: 2 : 2 : 1. CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA 01. A relação a seguir mostra a variação da concentração de uma substância A, em função do tempo, em uma reação química: EXEMPLOS: Qual será o valor da velocidade média da reação de A correspondente ao intervalo entre 4 e 14 minutos? 2. Durante a realização de um experimento de decomposição da amônia (NH3), um estudante montou uma tabela que apresenta o número de mol dos participantes em função do tempo: Utilizando as informações, resolva:Utilizando as informações, resolva: a) Indique os valores numéricos correspondentes às letras a, b, c, d, e, f, g que completam corretamente a tabela. b) Construa um gráfico representando o número de mol dos participantes da reação na ordenada e o tempo, em minutos, na abscissa. c) Determine a velocidade média de consumo da amônia (NH3) e de formação do N2 e do H2. d) Determine a velocidade média da reação. LEI DA VELOCIDADE E ORDEM DE REAÇÃO aA + bB cC + dD Definir uma equação matemática para a velocidade de uma equação em função de uma determinada variável A velocidade das reações química depende de alguns fatores, entre eles, a concentração dos reagentes. OBS.:OBS.: 1. Normalmente, quanto maior a concentração dos reagentes, maior será a velocidade da reação; 2. Podemos dizer que V=[A][B] desde que haja uma constante de proporcionalidade. v=k[A]m[B]n LEI DA VELOCIDADE E ORDEM DE REAÇÃO v=k[A]m[B]n Equação da lei da velocidade para uma reação OBS.: 1. k= constante de velocidade (constante de proporcionalidade). Esse 1. k= constante de velocidade (constante de proporcionalidade). Esse valor é característico de cada reação. O valor de k depende também da temperatura; 2. m e n “não são” coeficientes estequiométricos. Esses coeficientes só podem ser determinados experimentalmente. m e n determinam a ordem da reação. LEI DA VELOCIDADE E ORDEM DE REAÇÃO Vamos analisar 2 NO + 2 H2 N2 + 2H2O v=k[NO]m[H2]n LEI DA VELOCIDADE E ORDEM DE REAÇÃO 2 NO + 2 H2 N2 + 2H2O 1º CASO: em relação a [H ], observa que é uma relação direta, logo o v=k[NO]2[H2]1 1º CASO: em relação a [H2], observa que é uma relação direta, logo o coeficiente será 1; 2º CASO: observa que dobrando a [NO], a velocidade da reação é multiplicada por fator 4. Logo, essa reação tem ordem 2 em relação à [NO] (2=4 -> 2=2²). Se multiplicar o valor da [NO] por 3, a velocidade da reação será 3². LEI DA VELOCIDADE E ORDEM DE REAÇÃO 2 NO + 2 H2 N2 + 2H2O v=k[NO]2[H2]1 ATENÇÃO: Observe que só conseguimos determinar esses expoentes da forma acima, ou seja, experimentalmente.da forma acima, ou seja, experimentalmente. Logo: - a ordem da reação em relação à H2 é 1; - em relação à NO é 2 e; - a ordem global da reação é 3. APLICAÇÃO Os dados da tabela a seguir referem-se ao processo químico A + B + C X [A] mols.L-1 [B] mols.L-1 [C] mols.L-1 Velocidade da reação mols.L-1.s-1 I 0,5 0,5 0,5 0,015 II 0,5 1,0 0,5 0,015 III 0,5 1,0 1,0 0,060 IV 1,0 0,5 0,5 0,030 V 1,0 1,0 1,0 0,120 a) Qual é a ordem da reação em relação a A, B e C, respectivamente? b) Qual é a ordem da reação? c) Qual é a equação da velocidade? d) Calcule o valor da constante da velocidade. CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA É uma reação de ordem zero INFLUÊNCIAS NA VELOCIDADEINFLUÊNCIAS NA VELOCIDADE •Concentração dos reagentes •Temperatura •Catalisador ENERGIA DE ATIVAÇÃOENERGIA DE ATIVAÇÃO As moléculas necessitam de uma energia mínima para que possam reagir. É a menor quantidade deÉ a menor quantidade de energia necessária que deve ser fornecida aos reagentes para a formação do complexo ativado e, consequentemente, para a ocorrência da reação. ENERGIA DE ATIVAÇÃOENERGIA DE ATIVAÇÃO O metano é um poluente atmosférico e sua combustão completa é descrita pela equação química balanceada: CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (g) Essa combustão pode ser esquematizada pelo diagrama abaixo. Sobre esse processo químico, determine a variação dedetermine a variação de entalpia da reação e a energia de ativação (Ea). CATALISADORCATALISADOR Substâncias capazes de acelerar a velocidade da reação sem sofrerem alteração, isto é, não são consumidos durante a reação. Bons estudos!Bons estudos!