LISTA14-_CINÉTICA

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QUÍMICA GERAL - LISTA DE EXERCÍCIOS 13 – CINÉTICA QUÍMICA
Profa Fátima Ventura Pereira Meirelles
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a- A taxa de decomposição do acetaldeído (CH3CHO) foi medida na faixa de temperatura de 700 a 1000 K. As constantes de velocidade encontradas estão tabeladas abaixo.
	  T (K) 
	  700 
	  730 
	  760 
	  790 
	  810 
	  840 
	  910 
	 1000
	  k 
(L mol-1 s-1)
	 0,011 
	 0,035 
	 0,105 
	 0,343 
	 0,789 
	 2,17 
	 20,0 
	  145 
a.a) Qual a ordem da reação de decomposição do acetaldeído. Justifique sua resposta.
a.b) Determine a energia de ativação e explique qual o seu significado.
b) Segundo a teoria das colisões, a colisão entre moléculas é um dos fatores necessários para que ocorra uma reação química. Como explicar então, segundo essa mesma teoria, que no ar há cerca de um bilhão de colisões por segundo entre as moléculas do gás oxigênio e do gás metano e não ocorre reação? (na explicação cite dois fatores determinantes para a colisão ser efetiva, ou seja, para que ocorra a reação).
2)Considere a reação N2O5(g) ( 2 NO2(g) + ½ O2(g)
Foram realizados dois experimentos com diferentes concentrações iniciais de N2O5(g).
	Experimento
	Concentração inicial de N2O5, mol L-1
	Velocidade inicial, mol L-1s-1
	1
	1,0 x 10-2
	4,8 x 10-6
	2
	2,0 x 10-2
	9,6 x 10-6
a) Qual a ordem da reação? Justifique.
b) Calcule a constante de velocidade e escreva a equação da lei da velocidade da reação.
c) Calcule o percentual de N2O5(g) restante após 10 min do início dos experimentos acima. Compare e explique os resultados obtidos.
3) A elevadas temperaturas o dióxido de nitrogênio, NO2(g), se decompõe em óxido nítrico, NO(g), e oxigênio molecular, O2(g).
2 NO2(g) ( 2 NO(g) + O2(g)
Foram obtidos os seguintes dados com relação à variação da concentração de NO2(g) com o tempo, a 300oC:
	Tempo (s)
	[NO2] (mol L-1)
	1/[NO2]
	0
	8,00 x 10-3
	
	100
	5,59 x 10-3
	
	200
	4,29 x 10-3
	
	300
	3,48 x 10-3
	
	400
	2,93 x 10-3
	
a) Complete a tabela acima e comprove graficamente que esta reação é de segunda ordem. Justifique sua resposta.
b) Determine o valor da constante de velocidade.
c) Qual é a concentração de NO2(g) após 20,0 minutos de reação? 
d) Qual é o tempo de meia vida da reação? 
4) Parte 1: Sabendo que a Lei de Velocidade é uma equação que fornece a velocidade da reação em função das concentrações das espécies presentes num sistema reacional e utilizando uma representação genérica de uma reação química como segue abaixo:
aA + bB → cC + dD
Responda as questões abaixo:
a) Escreva a lei de velocidade para a representação acima;
b) Explique o que é ordem de reação;
c) Descreva duas maneiras de determinar a ordem de reação exemplificando para casos de primeira ordem e de segunda ordem.
Parte 2: Num experimento a 178 0C observou-se que um certo composto decompõe-se por uma reação de cinética de primeira ordem e que seu tempo de meia-vida foi de 5 h. Sabendo que a energia de ativação dessa decomposição é de 175.560 J mol-1, calcule o tempo necessário para decompor 95 % do composto numa temperatura de 250 0C.
5) Os laboratórios farmacêuticos recomendam que alguns medicamentos sejam guardados em geladeira e abrigados da luz. Isto porque tanto a temperatura quanto a luz podem acelerar a reação de decomposição do princípio ativo e com isso reduzir o tempo de validade do remédio. 
O xarope de um antibiótico genérico fictício cuja reação de decomposição é de 1a ordem deve ser armazenado em temperaturas abaixo de 10 oC. O xarope é preparado pela dissolução de 1,0 g do medicamento até 200 mL com água. 
O gráfico abaixo mostra a variação do logaritmo neperiano da constante de velocidade (em dias-1) de decomposição com o inverso da temperatura.
Use o gráfico acima e responda:
a) Por que razão o xarope deve ser guardado na geladeira? Explique
b) Qual o valor da constante de velocidade, k, a 10 °C?
c) Qual o valor da energia de ativação da reação? O que ocorre com este valor quando a temperatura aumenta?
d) Qual a concentração do xarope, em g mL-1, após três
 dias fora da geladeira a 35 °C?
6) A sacarose, um açúcar de 12 carbonos, é hidrolisada segundo a reação abaixo:
C12H22O11(s) + H2O(l) ( 2C6H12O6(aq)
a) Como se pode medir experimentalmente a velocidade de uma reação química? 
b) Defina velocidade de reação. 
c) Calcule a constante de velocidade a 120 °C sabendo que a 37 °C a constante de velocidade é k = 1,0 x 10-3 L mol-1 s-1 e que a reação é de 2ª ordem.
d) Qual é a percentagem de sacarose que reagiu, num reator de 1,0 L, após 1 hora de reação, a 37 °C, sabendo que a concentração inicial é de 20,0 g L-1.
Dado:
Ea = 108 kJ mol-1
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1 - Resolução:
a) A reação de decomposição do acetaldeído é de segunda ordem. Esta informação pode ser obtida pela unidade da constante cinética, k, uma vez que para segunda ordem:
b) Na teoria da colisão os produtos só se formam se a colisão envolver energia suficiente, ou seja, a colisão só será bem sucedida se a energia cinética for maior que um certo valor mínimo, a energia de ativação, Ea, da reação. Porém, nem toda colisão provocará a reação mesmo que as exigências de energia sejam satisfeitas. Os reagentes devem também colidir numa orientação apropriada, é o que se pode chamar de “exigência estérica”. Assim, além da colisão entre as partículas, dois outros fatores para a ocorrência de uma reação química são energia suficiente e orientação adequada.
2 - Resolução:
a) v = k [N2O5]n
(2) 9,6 x 10-6 = k (2,0 x 10-2)n
(1) 4,8 x 10-6 = k (1,0 x 10-2)n
b) v= k [N2O5]
4,8 x 10-4 mol/L.s = k (1,0 x 10-2) mol/L
k = 4,8 x 10-4 s-1
3 - Resolução:
a)
	Tempo (s)
	[NO2] (mol L-1)
	1/[NO2]
	0
	8,00 x 10-3
	125
	100
	5,59 x 10-3
	179
	200
	4,29 x 10-3
	233
	300
	3,48 x 10-3
	287
	400
	2,93 x 10-3
	341
1/[NO2] (M)-1 
Tempo (s)
A relação 
 x t é linear que é característica de uma reação de 2ª ordem. Ou, V = k 2[NO]2 (a velocidade é diretamente proporcional a concentração do [NO2] ao quadrado). 
A inclinação da reta, dá a valor de k.
b) 
c) 1 min	 ((	60s
 20 min	 ((	t
d) [A] = [A]0/2
4 - Resolução:
a) V = k [A]m [B]n
b) Ordem de reação é a potência a que está elevada a concentração de uma espécie (produto ou reagente) na expressão da lei de velocidade, em relação à espécie química.
c) 
Parte II
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5 - Resolução:
a) A baixas temperaturas, a reação é mais lenta. O valor da sua constante de velocidade é menor e o tempo de meia-vida maior.
b) 
c) A inclinação da reta, dá o valor de 
 e é igual a 2364 J aproximadamente.
Logo, Ea = 19,6 kJ ( 20 kJ
Este valor é uma característica da reação e não se altera com a temperatura.
d) A concentração inicial do xarope é de 5,0 g L-1 ou 5,0 x 10-3 g mL-1.
ln [A]t = ln [A]0 – k t
A 35 °C, 		k = 0,41d-1 	e
a concentração após 3 dias é de 1,46 x 10-3 g.mL-1
6- Resolução:
a) Acompanharia/mediria a formação/concentração dos produtos ou o desaparecimento do reagente
b) É a variação da concentração de produtos (+) ou reagentes (-) em função do tempo
c) 
d)	MM = (12 x 12) + (22 x 1) + (11 x 16) = 342 g mol-1
1 mol (( 342 g
 0,058 mol (( 20 g 
	
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 x 10-3
� EMBED Excel.Sheet.8 ���
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Gráfico5
		-1.5
		-1.2
		-0.65
		-0.4
		-0.2
ln k
(1/T) , K-1
ln k
Plan1
				1/T		ln k
				3.51		-1.5
				3.36		-1.2
				3.15		-0.65
				3.05		-0.4
				2.95		-0.2
Plan1
		0
		0
		0
		0
		0
ln k
(1/T) x 103, K-1
ln k, d-1
Plan2
		
Plan3
		
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