07 - Cinética Química - folheto

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Cinética Química
Prof. Éderson e Horacimone Química
OBJETIVOS
�COMPREENDER OS CONCEITOS RELACIONADOS COM A
VELOCIDADE DAS REAÇÕES;
�CALCULAR A VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO A PARTIR DO
CONHECIMENTO DA CONSTANTE DE VELOCIDADE E DAS
CONCENTRAÇÕES DE REAGENTES;
�ESTABELECER UMA RELAÇÃO ENTRE A UTILIDADE E
APLICAÇÃO DAS VELOCIDADES CINÉTICAS NAS REAÇÕES
EM SEU COTIDIANO;
�FORMAR UM ALUNO COM SENSO-CRÍTICO E PARTICIPATIVO
QUANTO AO CONCEITO DE VELOCIDADE DE REAÇÃO.
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Cinética Química
A cinética química estuda a velocidade na qual as 
reações químicas ocorrem.
Velocidade de reação:
“Variação na concentração dos reagentes ou dos 
produtos por unidade de tempo”
Cinética Química
tempo
O que podemos observar?
No decorrer do tempo as concentrações dos “reagentes” diminuem, e as
concentrações dos produtos aumentam. Isto ocorrem porque os reagentes 
são“consumidos” e os produtos são formados.
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Cinética Química
A cinética química é a parte da química que estuda a 
velocidade das reações bem como os fatores que a 
influenciam.
Fatores que afetam a velocidade das reações químicas:
– Concentração dos reagentes;
– Área superficial dos reagentes (superfície de contato);
– Temperatura;
– Presença de catalisadores.
As garrafas de vinho são fechadas com 
rolha e lacre. Porquê?
O lacre nas rolhas das garrafas 
de vinho, isola mais o vinho do 
contato com o ar, que o iria 
oxidar mais rapidamente.
CONCENTRAÇÃO DE REAGENTES
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Quando temos que acender uma fogueira porque é que 
não usamos os troncos maiores e mais grossos?
Numa fogueira, os troncos mais 
grossos demoram mais tempo para 
queimar. Quanto menores forem 
os troncos mais depressa queimam!
SUPERFÍCIE DE CONTATO
EFEITO DA TEMPERATURA NA VELOCIDADE DE REAÇÃO
Para a maioria das reações, a
velocidade aumenta com um
aumento da temperatura.
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EFEITO DA TEMPERATURA NA VELOCIDADE DE REAÇÃO
TEORIA DAS COLISÕES DE ARRHENIUS
�Modelo que explica o aumento da velocidade das reações com o
aumento da temperatura considerando que, as moléculas para
reagirem têm que colidir umas com as outras.
�Contudo, nem todas as colisões resultam na formação de
produtos, só uma pequena parte delas vai resultar na ocorrência
da reação, dependendo de dois fatores:
1. Fator de orientação
2. Energia cinética
FATOR DE ORIENTAÇÃO
�Para que uma reação aconteça, é necessário que as moléculas
dos reagentes colidam com a orientação correta.
Colisão efetiva
Colisão menos efetiva
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Energia de ativação
� Tal como uma bola não consegue alcançar o topo de uma colina se não rolar
com energia suficiente até à colina; uma reação não ocorre se as moléculas não
possuírem energia suficiente para ultrapassar a barreira da energia de ativação.
Energia de ativação
� Segundo a teoria das colisões postula-se que, para que
possam reagir, as moléculas que colidem têm de possuir uma
energia cinética total maior ou igual do que a energia de ativação
(Ea). É a energia mínima necessária para que se inicie uma dada
reação.
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CATALISADOR
Um catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma
reação química, sem ser consumido durante essa reação.
�Um catalisador aumenta a velocidade de uma reação por diminuir a sua
energia de ativação.
uncatalyzed catalyzed
Velocidadereação catalisada > Velocidadereação não catalisada
Complexo ativado: é a espécie formada transitoriamente pelas
moléculas de reagentes, como resultado da colisão, antes da
formação do (s) produto (s) finais (são os compostos intermediários).
A+ B →→→→ C + D
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Como é que antigamente se conservavam
os alimentos se não existiam frigoríficos?
A salga foi um dos primeiros 
processos de conservar os 
alimentos, nomeadamente 
peixe e carne. O sal funciona 
como inibidor – diminui a 
velocidade de reação.
INIBIDOR DE REAÇÃO
A velocidade de uma reação pode ser:
A) lenta
B) rápida 
C) moderada.
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Rápida
A queima da serragem
Moderada
A queima de
uma vela
Queima de madeira
Lenta
Lenta
• A formação da 
ferrugem 
( na umidade )
A formação do petróleo
Lenta
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REAGENTES PRODUTOS
SÃO CONSUMIDOS SÃO FORMADOS
CONCENTRAÇÕES
SOFRERÃO TRANSFORMAÇÃO
Suas concentrações 
diminuem
Suas concentrações 
aumentam
Cinética Química
Velocidade de reação:
“Determina-se medindo a diminuição da concentração 
dos reagentes ou o aumento da concentração dos 
produtos”
Ex: 
Para a reação: 
A →→→→ B
Onde: A = reagente; B= produto
[ ] [ ]
∆t
B∆
∆t
A∆
médiaVelocidade =−=
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Cinética Química
Ex: 
Para a reação: 
A →→→→ B
Onde: A = reagente (esferas pretas); B= produto (esferas vermelhas)
[ ] [ ]
∆t
B∆
∆t
A∆
médiaVelocidade =−=
tempo
Cálculo da velocidade média de uma reação:
Atividade 1:
� Para t = 0 (início da reação) há 1,00 mol de A (100 esferas pretas) e B
não está presente. Para t = 20 min, existem 0,54 mol de A e 0,46 mol de
B.
� Para t = 40 min, existem 0,20 mol de A e 0,80 mol de B.
� A velocidade média da reação depois de 40 min será:
[ ] [ ]
∆t
B∆
∆t
A∆
médiaVelocidade =−=
mol/min0,20
40
0)-(0,80
40
1,00)-(0,20
médiaVelocidade ==−=
A velocidade média diminui com o tempo
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Atividade 2: 
Para a reação: 2SO2 + O2 2SO3, 
foram obtidos os resultados mostrados na 
tabela a seguir:
Tempo de reação 
(min.)
Massa de SO3
formado (g)
10 30
20 45
30 50
40 52
Com base nesses dados, calcule a
velocidade média, nos intervalos.
A) De 10 a 20 min.
Vm =
t
m
Mf-Mi
Tf-Ti
Vm =
20-10
45-30
Vm=1,5g/min.
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B) De 10 a 30 min.
Vm =
t
m
Vm =
30-10
50-30
Vm=1,0g/min.
C) De 20 a 30 min.
Vm =
t
m
Vm =
30-20
50-45
Vm=0,5g/min.
D) De 10 a 40 min.
Vm =
t
m
Vm =
40-10
52-30
Vm=0,73g/min.
E) De 30 a 40 min.
Vm =
t
m
Vm =
40-30
52-50
Vm=0,2g/min.
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Para a reação:A + B C
A) De 0s a 2s ( R=4g/s )
B) De 0s a 4s ( R=3,5g/s )
C) De 2s a 4s ( R=3g/s )
D) De 4s a 6s ( R=1g/s )
Tempo(s) Massa de “A” 
presente(g)
0 25
2 17
4 11
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ESTEQUIOMETRIA E VELOCIDADE DE REAÇÃO
Consideremos a seguinte reação:
2 A → B
�Consomem-se dois mol de A por cada mol de B que se forma, ou seja, a
velocidade com que A se consome é o dobro da velocidade de formação de
B. Escrevemos a velocidade da reação como:
No caso geral, para a reação:
aA + bB → cC + dD
A velocidade é dada por:
t
A
velocidade
∆
∆
−=
][
2
1
t
B
velocidade
∆
∆
=
][
ou
t
D
dt
C
ct
B
bt
A
a
velocidade
∆
∆
=
∆
∆
=
∆
∆
−=
∆
∆
−=
][1][1][1][1
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�Verifica-se que:
a) quando a [NH4+] duplica, mantendo a [NO2-] constante, a velocidade
duplica;
b) quando a [NO2-] duplica mantendo a [NH4+] constante, a velocidade
também duplica;
Logo, v ∝∝∝∝ [NH4+][NO2-]
Equação de velocidade ou Lei cinética da reação:
onde k é a constante de velocidade da reação.
Na reação: NH4+ (aq) + NO2- (aq) →→→→ N2 (g) + 2 H2O (ℓ)
]NO][NH[v 24 −+= k
EQUAÇÃO DE VELOCIDADE OU
LEI CINÉTICA DE UMA REAÇÃO
CONSTANTE DE VELOCIDADE (k)
É a variação da concentração do reagente ou produto 
na unidade de tempo, em uma reação na qual todos os 
reagentes encontram-se em concentração unitária. 
Por esse motivo, k também é chamada de velocidade 
específica de reação
Para uma dada temperatura, a relação de k com as 
concentrações dos reagentes é dada por uma equação 
que se chama LEI DA VELOCIDADE ou EQUAÇÃO DA 
VELOCIDADE
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ORDEM DE REAÇÃO
� Consideremos a reação geral:
xA + yB wC + zD 
A equação da velocidade assume a forma:
Velocidade = k[A]x[B]y
x,y,k – determinados experimentalmente;
x e y – ordem de uma reação; x é a ordem de A e y é a ordem de B.
1. A reação tem ordem global x+y:
Chama-se ordem de uma reação (ordem global) à soma dos valores das potências
as quais as concentrações de reagentes se encontram elevadas na equação
cinética da reação.
2. Uma reação pode ser de ordem zero, 1ª ordem, 2ª ordem, etc.
ORDEM DE REAÇÃO
�Uma reação é de:
1. ordem zero em relação a um reagente se a alteração da
concentração desse reagente não causa alteração à sua velocidade.
2. primeira ordem em relação a um reagente se ao duplicar a
concentração, a velocidade da reação duplica.
3. ordemn em relação a um reagente se ao duplicar a concentração, a
velocidade da reação duplicar de 2n .
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FIM