Cinética química professora estela
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CINÉTICA QUÍMICA
PROFESSORA ESTELA
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Cinética Química
Parte da Química que estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam.
Reações QuímicasRápidas Lentas
Moderadas
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Cinética Química
Reação Rápida
6 NaN3(l) + Fe2O3(s) 3 Na2O(s) + 2 Fe(s) + 9 N2(g)
faísca
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Cinética Química
Reação Moderada
Reação Lenta
Decomposição dos Alimentos
Formação do Petróleo
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Cinética Química
A B
t
[ ]
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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.
t
AdeãoconcentraçdaiaçãovarVm
t
BdeãoConcentraçdaVariaçãoVm
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Cinética Química
inicialfinal tt
InicialFinal
tVm
t
reagentesVm
t
produtosVm
Velocidade Média (Vm) de uma Reação em Função das Substâncias
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Cinética Química
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
Velocidade Média (Vm) de uma Reação
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Cinética Química
C2H2 + 2 H2 => C2H6
Tempo (min) Quantidade de etano formada
0 0
4 12
6 15
10 20
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Cinética Química
C2H2 + 2 H2 => C2H6
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Cinética Química
Condições para que ocorra uma ReaçãoCondições para que ocorra uma Reação
Os reagentes devem estar em contato
Afinidade química entre os reagentes
Teoria da ColisãoTeoria da Colisão
As moléculas dos reagentes devem colidir entre si
A colisão deve ocorrer com geometria favorável
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Cinética Química
Teoria da ColisãoTeoria da Colisão
Colisão Desfavorável
Colisão Desfavorável
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Cinética Química
Teoria da ColisãoTeoria da Colisão
O2 N2
O-------N
O N2 NO
Reagentes
Complexo Ativado
Produtos
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Cinética Química
Teoria da ColisãoTeoria 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.
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Cinética Química
Complexo Ativado: estado intermediário formado entre reagentes e produtos, em cuja estrutura existem ligações enfraquecidas e formação de novas ligações
O2 N2
O-------N
O N2 NO
ReagentesComplexo
Ativado
Produtos
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eficaz
Não eficazI2 + H2
HI + HI
I2 H2
TEORIA DAS COLISÕES:
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Cinética Química
Quanto menor for a energia de ativação exigida, maior a velocidade da reação.
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Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação
Superfície de Contato
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Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação
Superfície de Contato
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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
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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
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Cinética Química
Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação
Presença de Catalisador
Sem catalisador
Com catalisador
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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.
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EXERCÍCIOS
Exercício:
1) A velocidade de uma reação química depende:
I. Da concentração dos reagentes.II. Da temperatura envolvida na reação.III. Do estado físico das moléculas.
Estão corretas as alternativas:
a) I, II e IIIb) somente I c) somente IId) somente I e IIe) somente I e III
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2) Das proposições abaixo, relacionadas com cinética química, a única falsa é:
a) A velocidade de uma reação pode ser medida pelo consumo dos reagentes na unidade de tempo.
b) A colisão entre as partículas químicas é necessária para que haja reação.
c) Temperatura e catalisador são fatores que influenciam na velocidade de reação.
d) A concentração dos reagentes afeta a velocidade de reação.
e) O estado físico dos reagentes não exerce influência na velocidade de reação.
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3) Observe a tabela referente à decomposição da amônia produzindo hidrogênio e nitrogênio:
Determine a velocidade média da reação, em função da amônia, no intervalo de tempo de 0 a 1h.
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4) A reação de decomposição da amônia gasosa foi realizada em um recipiente fechado:
2 NH3 1N2 + 3 H2
A tabela abaixo indica a variação na concentração de reagente em função do tempo.
Qual é a velocidade média de consumo do reagente na primeira hora de reação?
a) 4,0 mol L-1h-1
b) 2,0 mol L-1h-1 c) 10 km h-1
d) 1,0 mol L-1h-1
e) 2,3 mol h-1
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5) Na decomposição térmica da amônia expressa pela equação:
2 NH3 (g) N2 (g) + 3 H2 (g)
Duplicando-se a concentração molar de NH3, a velocidade da reação ficará:
a) inalterada.b) duas vezes maior.c) três vezes maior.d) quatro vezes maior.e) seis vezes maior.
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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 => cC + dD
V = k [A] [B]β
K é uma constante da velocidade a uma dada temperatura
e β são expoentes determinados experimentalmente
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Cinética QuímicaReação Elementar
aA + bB => cC + dDV = k [A]a [B]b
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
1 H3O+ + 1 OH- => 2 H2O V = k [H3O+] [OH-]
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Cinética Química
Reação Não-Elementar
A etapa lenta é a etapa determinante da velocidade da reação
Quando a reação se desenvolve em duas ou mais etapas distintas, a velocidade da reação depende apenas da velocidade da etapa lenta.
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Cinética Química
Reação Não-Elementar
A etapa lenta é a etapa determinante da velocidade da reação
2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O
Etapa I 1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O (lenta)
Etapa II 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O (rápida)
Reação Global 2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O
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Cinética Química
Reação Não-Elementar
2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O
Etapa I 1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O (lenta)
Etapa II 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O (rápida)
Reação Global 2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O
A velocidade da reação global será determinada pela velocidade da etapa I
V = k [H2] [NO]2
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Cinética Química
Reação Não-Elementar
2 H2 + 2 NO => 1 N2 + 2 H2O
En
erg
ia d
e a
tiva
ção
Caminho da reação
1 H2 + 2 NO => 1 N2O + 1 H2O 1 H2 + 1 N2O => 1 N2 + 1 H2O
Etapa I Etapa II