CIN

1

• CINÉTICA QUÍMICA

2
Cinética Química
Parte da Química que estuda a velocidade das
reações e os fatores que a influenciam.
Rápidas
Reações Químicas
Lentas
Moderadas
3
Cinética Química
Reação Rápida
faísca
6 NaN3(l) Fe2O3(s) 3
Na2O(s) 2 Fe(s) 9 N2(g)
4
Cinética Química
Reação Moderada
Decomposição dos Alimentos
Reação Lenta
Formação do Petróleo
5
Cinética Química
A
B

t
6
Cinética Química
Velocidade Média (Vm) de uma Reação em Função das
Substâncias
É a razão entre a quantidade consumida ou
produzida da substância e o intervalo de tempo
(?t) em que isso ocorrreu.
7
Cinética Química
Velocidade Média (Vm) de uma Reação em Função das
Substâncias
8
Cinética Química
Velocidade Média (Vm) de uma Reação
Como calcular a velocidade de uma reação quando a
proporção entre o número de mols é diferente?
2 HI(g) H2(g) I2(g)
A velocidade da variação de concentração do HI é
duas vezes maior que a velocidade da variação de
concentração do H2
9
Cinética Química
C2H2 2 H2 gt C2H6
Tempo (min) Quantidade de etano formada
0 0
4 12
6 15
10 20
10
Cinética Química
C2H2 2 H2 gt C2H6
11
Cinética Química
Condições para que ocorra uma Reação

• Os reagentes devem estar em contato
• Afinidade química entre os reagentes

Teoria da Colisão

• As moléculas dos reagentes devem colidir entre
  si
• A colisão deve ocorrer com geometria favorável

12
Cinética Química
Teoria da Colisão
Colisão Desfavorável
Colisão Desfavorável
13
Cinética Química
Teoria da Colisão
O2
N2
2 NO
Reagentes
Produtos
Complexo Ativado
14
Cinética Química
Teoria da Colisão

• Para que a colisão seja efetiva é necessário
  ainda que os reagentes adquiram uma energia
  mínima denominada energia de ativação.

Energia de Ativação é a quantidade mínima de
energia necessária para que a colisão entre as
partículas dos reagentes, feita numa orientação
favorável, seja efetiva.
15
Cinética Química
Complexo Ativado estado intermediário formado
entre reagentes e produtos, em cuja estrutura
existem ligações enfraquecidas e formação de
novas ligações
O2
N2
2 NO
Reagentes
Produtos
Complexo Ativado
16
TEORIA DAS COLISÕES
HI HI
eficaz
Não eficaz
I2 H2
I2 H2
17
Cinética Química
Quanto menor for a energia de ativação exigida,
maior a velocidade da reação.
18
Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação

• Superfície de Contato

19
Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação

• Superfície de Contato

20
Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação

• Temperatura

Um aumento de temperatura aumenta a velocidade
das reações químicas, pois há um incremento na
energia cinética das moléculas
21
Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação

• Presença de Catalisador

É uma substância que aumenta a velocidade da
reação, diminuindo a energia de ativação para os
reagentes atingirem o complexo ativado. No
entanto eles não participam da formação do
produto, sendo completamente regenerados no final
22
Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação

• Presença de Catalisador

Sem catalisador
Com catalisador
23
Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação

• Concentração dos Reagentes

Quanto maior a concentração de partículas dos
reagentes, maior será o número de colisões
efetivas e consequentemente maior a velocidade da
reação.
24
Cinética Química
Lei da Ação das Massas

• (1833-1902), Cato Guldberg e Peter Waage

A cada temperatura, a velocidade de uma reação é
diretamente proporcional ao produto das
concentrações dos reagentes, elevadas a expoentes
determinados experimentalmente
25
Cinética Química
Lei da Ação das Massas
A cada temperatura, a velocidade de uma reação é
diretamente proporcional ao produto das
concentrações dos reagentes, elevadas a expoentes
determinados experimentalmente
aA bB gt cC dD
V k A? Bß
K é uma constante da velocidade a uma dada
temperatura ? e ß são expoentes determinados
experimentalmente
26
Cinética Química
Reação Elementar
Quando a reação química se desenvolve em uma
única etapa, dizemos que a reação é elementar.
Numa reação elementar, os expoentes a que devem
ser elevadas as concentrações dos reagentes na
expressão da velocidade são os próprios
coeficientes dos reagentes na equação balanceada
aA bB gt cC dD
V k Aa Bb
27
Cinética Química
Reação Elementar
Numa reação elementar, os expoentes a que devem
ser elevadas as concentrações dos reagentes na
expressão da velocidade são os próprios
coeficientes dos reagentes na equação balanceada
1 H3O 1 OH- gt 2 H2O
V k H3O OH-
28
Cinética Química
Reação Não-Elementar
Quando a reação se desenvolve em duas ou mais
etapas distintas, a velocidade da reação depende
apenas da velocidade da etapa lenta.
A etapa lenta é a etapa determinante da
velocidade da reação
29
Cinética Química
Reação Não-Elementar
A etapa lenta é a etapa determinante da
velocidade da reação
2 H2 2 NO gt 1 N2 2 H2O
Etapa I 1 H2 2 NO gt 1 N2O 1 H2O
(lenta) Etapa II 1 H2 1 N2O gt 1 N2 1 H2O
(rápida)
Reação Global 2 H2 2 NO gt 1 N2 2 H2O
30
Cinética Química
Reação Não-Elementar
2 H2 2 NO gt 1 N2 2 H2O
Etapa I 1 H2 2 NO gt 1 N2O 1 H2O
(lenta) Etapa II 1 H2 1 N2O gt 1 N2 1 H2O
(rápida)
Reação Global 2 H2 2 NO gt 1 N2 2 H2O
A velocidade da reação global será determinada
pela velocidade da etapa I
V k H2 NO2
31
Cinética Química
Reação Não-Elementar
2 H2 2 NO gt 1 N2 2 H2O
Energia de ativação
1 H2 1 N2O gt 1 N2 1 H2O
1 H2 2 NO gt 1 N2O 1 H2O
Etapa I
Etapa II
Caminho da reação
32
Cinética Química
Ordem de uma reação
Chamamos de ordem de uma reação a soma de todos
os expoentes que aparecem na expressão da
velocidade da reação
aA bB cC gt dD eE fF
V k Aa Bb C?
Ordem da reação ? ß ?
33
Cinética Química
Ordem de uma reação
Podemos expressar a ordem de uma reação em
relação a um determinado reagente
Ordem da reação em relação a A ? Ordem da
reação em relação a B ß Ordem da reação em
relação a C ?
A ordem da reação em relação a um reagente indica
a dependência existente entre a concentração
desse reagente e a velocidade da reação global.
34
Cinética Química
Ordem de uma reação
A ordem da reação em relação a um reagente indica
a dependência existente entre a concentração
desse reagente e a velocidade da reação global.
2 H2 2 NO gt 1 N2 2 H2O
V k H2 NO2
Ordem da reação 1 2 3 (3ª ordem) Ordem da
reação em relação ao H2 1ª ordem, v k
H2 Ordem da reação em relação ao NO 2ª ordem,
v k NO2
35
Cinética Química
Ordem de uma reação
Ordem da reação em relação ao H2 1ª ordem, v k
H2
Se dobrarmos a concentração do H2 e mantivermos a
concentração do NO constante, a velocidade da
reação dobra.
V k H2 NO2
2 V k 2 H2 NO2
36
Cinética Química
Ordem de uma reação
Ordem da reação em relação ao NO 2ª ordem, v k
NO2
Se dobrarmos a concentração do NO e mantivermos a
concentração do H2 constante, a velocidade da
reação quadruplica.
V k H2 NO2
4 V k H2 2 NO2
37
Cinética Química
Ordem de uma reação
aA bB cC gt dD eE fF
Experiência A B C Velocidade/mol(L.min-1)
1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V1 0,5
2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V2 2,0
3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V3 2,0
4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V4 16,0
38
Cinética Química
Ordem de uma reação
Experiência A B C Velocidade/mol(L.min-1)
1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V1 0,5
2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V2 2,0
3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V3 2,0
4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V4 16,0
Comparando 1ª e 2ª
v k A2 4 v k 2 A2
39
Cinética Química
Ordem de uma reação
Experiência A B C Velocidade/mol(L.min-1)
1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V1 0,5
2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V2 2,0
3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V3 2,0
4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V4 16,0
Comparando 2ª e 3ª
v k B0
40
Cinética Química
Ordem de uma reação
Experiência A B C Velocidade/mol(L.min-1)
1ª 2 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V1 0,5
2ª 4 mol/L 3 mol/L 1 mol/L V2 2,0
3ª 4 mol/L 6 mol/L 1 mol/L V3 2,0
4ª 4 mol/L 6 mol/L 2 mol/L V4 16,0
Comparando 3ª e 4ª
v k C3 8 v k2 C3