Aplicações cotidianas e história da cinética química (2)

Prévia do material em texto

Cinética química , conceitos e definições
Resumidamente , cinética química é o estudo da taxa na qual as reações químicas ocorrem . Tem como principal objetivo compreender as reações químicas a nível molecular 
Considerações iniciais 
A cinética química é o estudo da velocidade das reações. A identificação das leis que regem as variações das concentrações das várias espécies químicas em função do tempo é particularmente importante nos sistemas onde ocorrem reações lentas. 
As concentrações das diversas espécies químicas que tomam parte de uma reação variam com o tempo. A temperatura, a pressão, a presença de catalisadores, são fatores que alteram a velocidade da reação. Em geral, podemos escrever para a reação AB +C:
Conceitos básicos da cinética 
Energia de ativação é a energia mínima necessária para iniciar uma reação química, e o seu valor varia de reação para reação. Conforme o modelo de colisão, essa energia vem das energias cinéticas das moléculas quando colidem. Após a colisão, a energia cinética das moléculas pode ser utilizada para esticar, dobrar e romper as ligações conduzindo às reações químicas. Quando a colisão entre as moléculas ocorre de forma eficaz tem-se o que é denominado de complexo ativado ou estado de transição; um arranjo molecular capaz de romper a barreira imposta pela energia de ativação.
Cinética química 
 Fatores que alteram as taxas de reação 
O estado físico dos reagente 
A concentração dos reagentes
A temperatura no qual ocorre a reação 
A presença de um catalisador 
Fatores que alteram as taxas de reação 
O estado físico dos reagente 
Os reagentes devem entrar em contato para reagir;
Quanto mais facilmente as moléculas se chocam, mais rapidamente elas reagem.
A concentração dos reagentes
As reações tendem a ser mais rápidas se a concentração de um ou mais dos reagentes é aumentada;
A medida que a concentração aumenta, a frequência de choques entre as moléculas aumenta e a velocidade da reação também aumenta;
 As reações tendem a ser mais rápidas e a concentração de um ou mais dos reagentes é aumentada 
 A medida que a concentração aumenta, a frequência de choques entre as moléculas aumenta e a velocidade da reação também aumenta
Fatores que alteram as taxas de reação
A temperatura na qual a reação ocorre
Com o aumento da temperatura aumentam
 energia cinética das moléculas; 
 velocidade das moléculas; 
 o número de choques efetivos entre as moléculas, …consequentemente, a velocidade da reação aumenta
Fatores que alteram as taxas de reação
A presença de um catalisador
São agentes que aumentam a taxa das reações sem serem consumidos;
 Afetam o tipo de colisão(mecanismo) que leva à reação;
Redução da energia de ativação para um processo químico; 
As enzimas são os catalisadores biológicos.
Cinética química e termodinâmica 
Sistema: parte do Universo que se deseja estudar
Entalpia (H): energia 
Componentes: 
- energia cinética 
 - energia potencial 
Entropia (S): grau de desordem / número de possibilidades 
Segunda Lei da Termodinâmica 
Processos espontâneos ocorrem na direção que leva a um aumento na entropia total do Universo 
Determinar se uma reação é espontânea? Determinar a velocidade da reação?
Aplicações cotidianas e história da cinética química 
Nessa parte do seminário será apresentado as aplicações recorrentes da cinética , sua evolução ao longo do tempo e o avanço que ela promoveu pra química e a ciência.
Importância dos catalisadores(aceleradores de reação)
O principal exemplo do cotidiano passa pela fotossíntese.
Essa reação é facilitada\acelerada pela presença da clorofila , que atua como catalisadora ;
Importância dos catalisadores(aceleradores de reação)
A biologia e a química :
 Muitas reações presentes no nosso organismo são promovidas por catalisadores, enzimas, que favorecem reações de quebra e digestão de alimentos, como a lípase e protease, responsáveis pela quebra de proteína e lipídeos, respectivamente. Graças a essas e a outras enzimas o processo de digestão ocorre em apenas algumas horas e não em dias.
 Hoje é conhecido que à ausência de algumas dessas enzimas , resultam em graves problemas no nosso organismo . 
Aplicações 
Após o estudo da velocidade da reação , as nuances das reações , importantes áreas se aproveitaram disso .
 A indústria alimentícia foi uma das que mais aproveitaram :
 Com o estudo dos catalisadores e das velocidades das reações , puderam estudar como retardar os processos de decomposição da comida .
 Outra indústria que usufruiu desse recurso em demasia foi a bélica 
 Estudos de bombas atômicas e o desencadeamento das reações .
A mais importante pra nosso funcionamento foi a utilização desse conhecimento na área farmacêutica . Já que se relaciona com temas como, por exemplo, a rapidez com que um medicamento atua no organismo ou com problemas industriais
A história da cinética química 
LEI DE AÇÃO DAS MASSAS .
 Em 1864, Peter Waage e Cato Guldberg tornaram-se os pioneiros no desenvolvimento da cinética química pela formulação da lei de ação das massas, a qual estabelece que a velocidade de reação é proporcional a quantidade de substâncias reagentes.
 Regra de Van't Hoff.
 Há uma regra que foi formulada no século XIX pelo holandês Jacobus Henricus van't Hoff que diz que um aumento de 10 graus célsius na temperatura do sistema, o mesmo irá reagir duplicando a velocidade da reação. Hoje sabe-se que essa regra apresenta várias exceções, mas ela é muitas vezes útil para se fazerem previsões aproximadas do comportamento da velocidade de certas reações. Em particular, ele introduziu o método de diferencial de análise. Ele também analisou a dependência de temperatura do equilíbrio constante (e chamou agora de equação de van´t Hoff) e de velocidade de reação diretas e inversas
 
A história da cinética química 
 Ostwald , em 1897 , cunhou os termos ordem da reação e meia vida 
 Arrhenius (a Suécia) mais adiante analisou a dependência de temperatura de taxa de reação e deu isto uma " interpretação de barreira " de energia; isto é chamado a " equação " de Arrhenius agora. No 20º século houve desenvolvimentos significantes na teoria de cinética química (determinação de constantes de taxa e reação ordena de " primeiros princípios "). não é contudo possível, porém, predizer os parâmetros cinéticos para processos de substância química real-mundiais, e em desígnio de reator no que nós temos que confiar cuidadosamente planejado e executou experiências.
 Em 1917 , Trautz (a Alemanha) e Lewis (o REINO UNIDO) independentemente propôs que a taxa de reação seja determinada pela frequência de colisões moleculares. Isto é agora conhecido como a " teoria " de colisão de cinética de reação química.
.