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Cinética Química. Alexandre Kouki Komada nº 14383 Eduardo Araujo Salgado nº 14393. Engenharia de Controle e Automação. Tópicos. Fatores que afetam as velocidades de reações Concentração, estado físico dos reagentes, temperatura e catalisadores. - PowerPoint PPT Presentation
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Cinética QuímicaCinética Química
Alexandre Kouki Komada nº 14383Alexandre Kouki Komada nº 14383Eduardo Araujo Salgado nº 14393Eduardo Araujo Salgado nº 14393
Engenharia de Controle e AutomaçãoEngenharia de Controle e Automação
TópicosTópicos
1)1) Fatores que afetam as velocidades de reaçõesFatores que afetam as velocidades de reações Concentração, estado físico dos reagentes, temperatura e Concentração, estado físico dos reagentes, temperatura e
catalisadores.catalisadores. Esses fatores podem ser entendidos em termos de colisão Esses fatores podem ser entendidos em termos de colisão
entre as moléculas reagentes.entre as moléculas reagentes.
2)2) Velocidades das reaçõesVelocidades das reações3)3) Concentração e velocidadeConcentração e velocidade4)4) Variação da concentração com o tempoVariação da concentração com o tempo5)5) Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade6)6) Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações7)7) CatáliseCatálise
TópicosTópicos
1)1) Fatores que afetam as velocidades de reaçõesFatores que afetam as velocidades de reações2)2) Velocidades das reaçõesVelocidades das reações
Como expressar a velocidade das reações.Como expressar a velocidade das reações. Relação entre desaparecimento de reagentes e a formação dos Relação entre desaparecimento de reagentes e a formação dos
produtos e o cálculo estequiométrico.produtos e o cálculo estequiométrico.
3)3) Concentração e velocidadeConcentração e velocidade4)4) Variação da concentração com o tempoVariação da concentração com o tempo5)5) Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade6)6) Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações7)7) CatáliseCatálise
TópicosTópicos
1)1) Fatores que afetam as velocidades de reaçõesFatores que afetam as velocidades de reações2)2) Velocidades das reaçõesVelocidades das reações3)3) Concentração e velocidadeConcentração e velocidade
Uso das leis da velocidade para expressar quantitativamente o Uso das leis da velocidade para expressar quantitativamente o efeito da concentração na velocidade.efeito da concentração na velocidade.
4)4) Variação da concentração com o tempoVariação da concentração com o tempo5)5) Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade6)6) Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações7)7) CatáliseCatálise
TópicosTópicos
1)1) Fatores que afetam as velocidades de reaçõesFatores que afetam as velocidades de reações2)2) Velocidades das reaçõesVelocidades das reações3)3) Concentração e velocidadeConcentração e velocidade4)4) Variação da concentração com o tempoVariação da concentração com o tempo
Formas de expressar as equações de velocidade envolvendo o Formas de expressar as equações de velocidade envolvendo o tempo.tempo.
5)5) Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade6)6) Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações7)7) CatáliseCatálise
TópicosTópicos
1)1) Fatores que afetam as velocidades de reaçõesFatores que afetam as velocidades de reações2)2) Velocidades das reaçõesVelocidades das reações3)3) Concentração e velocidadeConcentração e velocidade4)4) Variação da concentração com o tempoVariação da concentração com o tempo5)5) Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade
Efeito da temperatura na velocidade.Efeito da temperatura na velocidade. Energia de ativação.Energia de ativação.
6)6) Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações7)7) CatáliseCatálise
TópicosTópicos
1)1) Fatores que afetam as velocidades de reaçõesFatores que afetam as velocidades de reações2)2) Velocidades das reaçõesVelocidades das reações3)3) Concentração e velocidadeConcentração e velocidade4)4) Variação da concentração com o tempoVariação da concentração com o tempo5)5) Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade6)6) Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações
Caminho molecular passo a passo dos reagentes aos produtos.Caminho molecular passo a passo dos reagentes aos produtos.
7)7) CatáliseCatálise
TópicosTópicos
1)1) Fatores que afetam as velocidades de reaçõesFatores que afetam as velocidades de reações2)2) Velocidades das reaçõesVelocidades das reações3)3) Concentração e velocidadeConcentração e velocidade4)4) Variação da concentração com o tempoVariação da concentração com o tempo5)5) Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade6)6) Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações7)7) CatáliseCatálise
Como os catalisadores aceleram as reações.Como os catalisadores aceleram as reações. Enzimas (catalisadores biológicos).Enzimas (catalisadores biológicos).
Fatores que afetam as Fatores que afetam as velocidades de reaçõesvelocidades de reações
1.1. Estado físico dos reagentesEstado físico dos reagentes Quando os reagentes estão em estados físicos diferentes Quando os reagentes estão em estados físicos diferentes
(gasoso e sólido, por exemplo) a velocidade da reação fica (gasoso e sólido, por exemplo) a velocidade da reação fica limitada pela superfície de contato entre eles. Portanto, neste limitada pela superfície de contato entre eles. Portanto, neste caso, a velocidade da reação é diretamente proporcional à caso, a velocidade da reação é diretamente proporcional à superfície do sólido.superfície do sólido.
2.2. Concentração dos reagentesConcentração dos reagentes3.3. TemperaturaTemperatura4.4. CatalisadorCatalisador
Fatores que afetam as Fatores que afetam as velocidades de reaçõesvelocidades de reações
1.1. Estado físico dos reagentesEstado físico dos reagentes2.2. Concentração dos reagentesConcentração dos reagentes
A maioria das reações químicas prossegue mais rapidamente A maioria das reações químicas prossegue mais rapidamente se a concentração de um ou mais dos reagentes é aumentada.se a concentração de um ou mais dos reagentes é aumentada.
3.3. TemperaturaTemperatura4.4. CatalisadorCatalisador
Fatores que afetam as Fatores que afetam as velocidades de reaçõesvelocidades de reações
1.1. Estado físico dos reagentesEstado físico dos reagentes2.2. Concentração dos reagentesConcentração dos reagentes3.3. TemperaturaTemperatura
As velocidades de reações químicas aumentam conforme a As velocidades de reações químicas aumentam conforme a temperatura aumenta.temperatura aumenta.
4.4. CatalisadorCatalisador
Fatores que afetam as Fatores que afetam as velocidades de reaçõesvelocidades de reações
1.1. Estado físico dos reagentesEstado físico dos reagentes2.2. Concentração dos reagentesConcentração dos reagentes3.3. TemperaturaTemperatura4.4. CatalisadorCatalisador
Os catalisadores são agentes que aumentam as velocidades de Os catalisadores são agentes que aumentam as velocidades de reação sem serem consumidos.reação sem serem consumidos.
Eles afetam o mecanismo que leva à reação.Eles afetam o mecanismo que leva à reação.
Velocidades das reaçõesVelocidades das reações
Seja a reação:Seja a reação:2O2O33 3O 3O22
COLISÃOCOLISÃO
Admita que em 1 minuto houve a Admita que em 1 minuto houve a transformação de 600 moléculas transformação de 600 moléculas de Ode O33 em 900 moléculas de O em 900 moléculas de O22..
Velocidade média de decomposição do ozônio (OVelocidade média de decomposição do ozônio (O33):):
VVdecdec = 600 moléculas/minuto = 600 moléculas/minuto
Velocidade média de formação de oxigênio (OVelocidade média de formação de oxigênio (O22):):
VVforfor = 900 moléculas/minuto = 900 moléculas/minuto
Velocidades das reaçõesVelocidades das reações
Agora, usando concentração:Agora, usando concentração:
t (min) [O3] (mol/L) [O2] (mol/L)
0 10 0
1 4 (sobram) 9 (formam)
Velocidade média em relação ao OVelocidade média em relação ao O33 = =--[O[O33]]
tt== 6 mol/L6 mol/L
minmin
Velocidade média em relação ao OVelocidade média em relação ao O22 = =[O[O22]]tt
== 9 mol/L9 mol/Lminmin
VVmm em relação a ambos = em relação a ambos = --[O[O33]]22tt
3 mol/L3 mol/Lminmin
== [O[O22]]33tt
==
Velocidades das reaçõesVelocidades das reações
Velocidade de reações e estequiometria:Velocidade de reações e estequiometria:
VVmm = = --[A][A]aatt
== --[B][B]bbtt
==
aaA + A + bbB B ccC + C + ddDD
--[B][B] [C][C]cctt
== [D][D]ddtt
Variação na velocidade com o tempo:Variação na velocidade com o tempo:A velocidade instantânea é determinada pela inclinação A velocidade instantânea é determinada pela inclinação (ou tangente) da curva de velocidade no ponto de (ou tangente) da curva de velocidade no ponto de interesse.interesse.
Concentração e velocidadeConcentração e velocidade
Uma equação que mostra como a velocidade depende das Uma equação que mostra como a velocidade depende das concentrações dos reagentes é chamada uma concentrações dos reagentes é chamada uma lei de lei de velocidadevelocidade..
Para uma reação geral:Para uma reação geral:aaA + A + bbB B ccC + C + ddDD
A lei de velocidade geralmente tem a forma:A lei de velocidade geralmente tem a forma:Velocidade = Velocidade = kk [A] [A]mm [B] [B]nn
A constante A constante kk na lei de velocidade é chamada na lei de velocidade é chamada constante de constante de velocidadevelocidade..
Concentração e velocidadeConcentração e velocidade
Expoentes na lei de velocidadeExpoentes na lei de velocidade Os expoentes Os expoentes mm e e nn em uma lei de velocidade são em uma lei de velocidade são
chamados chamados ordens de reaçãoordens de reação.. A A ordem total da reaçãoordem total da reação é a soma das ordens em é a soma das ordens em
relação a cada reagente na lei de velocidade.relação a cada reagente na lei de velocidade. Os valores dos expoentes devem ser determinados Os valores dos expoentes devem ser determinados
experimentalmente.experimentalmente.
Obs: Algumas vezes os expoentes são os mesmos que os Obs: Algumas vezes os expoentes são os mesmos que os coeficientes na equação balanceada.coeficientes na equação balanceada.
Variação da concentração Variação da concentração com o tempocom o tempo
A lei da velocidade nos diz que a velocidade de A lei da velocidade nos diz que a velocidade de reação varia, sob certa temperatura, de acordo reação varia, sob certa temperatura, de acordo com a variação da concentração dos reagentes.com a variação da concentração dos reagentes.
Essa lei de velocidade pode ser convertida em Essa lei de velocidade pode ser convertida em uma equação que nos informa qual é a uma equação que nos informa qual é a concentração, tanto de reagente como de concentração, tanto de reagente como de produto, em qualquer momento.produto, em qualquer momento.
Reações de primeira ordemReações de primeira ordemUma Uma reação de primeira ordemreação de primeira ordem é aquela cuja velocidade é aquela cuja velocidade depende da concentração de um único reagente elevado à depende da concentração de um único reagente elevado à primeira potência.primeira potência.
Variação da concentração Variação da concentração com o tempocom o tempo
A A produtos produtos
Velocidade = -Velocidade = - [A][A]tt
= = kk[A][A]
Integrando...Integrando...
ln[A]ln[A]tt - ln[A] - ln[A]00 = - = - ktkt lnlnouou [A][A]tt
[A][A]00
= - = - ktkt
Obs:Obs:i) Para uma reação de primeira ordem, um gráfico ln[A]i) Para uma reação de primeira ordem, um gráfico ln[A] tt
versusversus tt fornece uma reta. fornece uma reta.
Variação da concentração Variação da concentração com o tempocom o tempo
ln[A]ln[A]tt = - = - k.tk.t + ln[A] + ln[A]00
yy = = m.xm.x + + bb
Obs:Obs:
Variação da concentração Variação da concentração com o tempocom o tempo
ii) Pode-se usar a pressão como unidade de concentração para um ii) Pode-se usar a pressão como unidade de concentração para um gás porque, da lei do gás ideal, a pressão é diretamente proporcional gás porque, da lei do gás ideal, a pressão é diretamente proporcional à quantidade de matéria por unidade de volume.à quantidade de matéria por unidade de volume.
Reações de segunda ordemReações de segunda ordemUma Uma reação de segunda ordemreação de segunda ordem é aquela cuja velocidade depende é aquela cuja velocidade depende da concentração do reagente elevado à segunda potência ou de dois da concentração do reagente elevado à segunda potência ou de dois reagentes diferentes, elevados à primeira potência.reagentes diferentes, elevados à primeira potência.
Variação da concentração Variação da concentração com o tempocom o tempo
A A produtos ou A + B produtos ou A + B produtos produtos
Velocidade = -Velocidade = - [A][A]tt
= = kk[A][A]22
Com o uso do cálculo, essa lei de velocidade pode ser usada para Com o uso do cálculo, essa lei de velocidade pode ser usada para derivar a seguinte equação:derivar a seguinte equação:
11[A][A]tt
= = ktkt + + 11[A][A]00
Obs:Obs:
i)i) Um gráfico de 1 / [A]Um gráfico de 1 / [A]tt versusversus tt produzirá uma reta que produzirá uma reta que
corta o eixo corta o eixo y y em 1 / [A]em 1 / [A]00..
ii)ii) Uma maneira de distinguir entre as leis de velocidade Uma maneira de distinguir entre as leis de velocidade de primeira e segunda ordem é fazer um gráfico tanto de primeira e segunda ordem é fazer um gráfico tanto de ln[A]de ln[A]tt quanto de 1 / [A] quanto de 1 / [A]tt contra contra tt. Se o gráfico de . Se o gráfico de
ln[A]ln[A]tt for linear, a reação é de primeira ordem; se o for linear, a reação é de primeira ordem; se o
gráfico de 1 / [A]gráfico de 1 / [A]tt for linear, a reação é de segunda for linear, a reação é de segunda
ordem.ordem.
Variação da concentração Variação da concentração com o tempocom o tempo
Meia-vidaMeia-vidaÉ o tempo para que a concentração de um reagente caia É o tempo para que a concentração de um reagente caia pela metade.pela metade.
Variação da concentração Variação da concentração com o tempocom o tempo
i) Sabe-se que:i) Sabe-se que: lnln [A][A]tt
[A][A]00
= - = - ktkt
Como [A]Como [A]t1/2t1/2 = ½[A] = ½[A]00 então: então:
lnln ½[A]½[A]00
[A][A]00
= - = - ktkt1/21/2 ln ½ = - ln ½ = - ktkt1/21/2 tt1/21/2 = - = - ln ½ ln ½ kk
== 0,693 0,693 kk
Meia-vidaMeia-vida
Variação da concentração Variação da concentração com o tempocom o tempo
ii) Para reações de segunda ordem:ii) Para reações de segunda ordem:
tt1/21/2 = =11
kk[A][A]00
A meia-vida depende da concentração inicial de reagente.A meia-vida depende da concentração inicial de reagente.
Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade
Como o aumento da temperatura se reflete no Como o aumento da temperatura se reflete no aumento da velocidade?aumento da velocidade? Temperatura Temperatura kk Velocidade VelocidadeModelo de colisão:Modelo de colisão: As moléculas devem colidir para reagir. Quanto maior o número As moléculas devem colidir para reagir. Quanto maior o número
de colisões por segundo, maior a velocidade de reação.de colisões por segundo, maior a velocidade de reação. Contudo, para uma reação ocorrer é necessário mais do que Contudo, para uma reação ocorrer é necessário mais do que
simplesmente uma colisão.simplesmente uma colisão. Para a maioria das reações, apenas uma minúscula fração das Para a maioria das reações, apenas uma minúscula fração das
colisões leva a uma reação.colisões leva a uma reação. Tudo isso é explicado pelo fator orientação.Tudo isso é explicado pelo fator orientação.
Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade
Fator orientaçãoFator orientação
As moléculas devem estar orientadas de certa maneira para que a As moléculas devem estar orientadas de certa maneira para que a reação ocorra.reação ocorra.
HH22 + I + I22 2 HI 2 HI
++
Colisão I:Colisão I:
Não favorávelNão favorável
Colisão II:Colisão II:
ComplexoComplexoativadoativado
Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade
Energia de ativaçãoEnergia de ativação Energia mínima necessária para iniciar uma reação.Energia mínima necessária para iniciar uma reação. Essa energia vem das energias cinéticas das moléculas Essa energia vem das energias cinéticas das moléculas
se colidindo.se colidindo. É usada para esticar, dobrar e basicamente quebrar É usada para esticar, dobrar e basicamente quebrar
ligações.ligações. Para que reajam, as moléculas devem ter EPara que reajam, as moléculas devem ter Ecc ≥ E≥ Eaa.. Fração de moléculas com energia E tal que E ≥ EFração de moléculas com energia E tal que E ≥ Eaa..
ff = = ee-Ea/RT-Ea/RT
Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade
Energia de ativaçãoEnergia de ativação
Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade
Energia de ativaçãoEnergia de ativaçãoExemplo:Exemplo:Perfil de energia para o Perfil de energia para o rearranjo (isomerização) rearranjo (isomerização) da metil-isonitrila. A da metil-isonitrila. A molécula deve transpor a molécula deve transpor a barreira de energia de barreira de energia de ativação antes que ela ativação antes que ela possa formar o produto, a possa formar o produto, a acetonitrila.acetonitrila.
Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade
Equação de ArrheniusEquação de Arrhenius
Arrhenius observou que, para a maioria das reações, o Arrhenius observou que, para a maioria das reações, o aumento na velocidade com o aumento da temperatura é aumento na velocidade com o aumento da temperatura é não-linear. não-linear.
kk = = AeAe-Ea/RT-Ea/RT AA é um fator de frequência, constante ou quase constante, é um fator de frequência, constante ou quase constante, à medida que a temperatura varia. à medida que a temperatura varia.
Temperatura e velocidadeTemperatura e velocidade
Determinando a energia de ativaçãoDeterminando a energia de ativaçãoi) Usando a equação de Arrhenius:i) Usando a equação de Arrhenius:
kk = = AeAe-Ea/RT-Ea/RT ln() ln()
ln ln kk = - = - EEaa
RTRT+ ln + ln AA
ii) Outro modo é usar a mesma equação quando se tem disponível a ii) Outro modo é usar a mesma equação quando se tem disponível a constante de velocidade de uma reação em duas temperaturas:constante de velocidade de uma reação em duas temperaturas:
ln ln kk11 = - = - EEaa
RTRT11
+ ln + ln AA ee ln ln kk22 = - = - EEaa
RTRT22
+ ln + ln AA
ln ln kk11 - ln - ln kk22 = =EEaa
RR1 1 TT22
-- 1 1 TT11
Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações
Processo que descreve como uma reação ocorre.Processo que descreve como uma reação ocorre. Descreve como as ligações são quebradas e formadas, Descreve como as ligações são quebradas e formadas,
bem como a variação relativa dos átomos durante o bem como a variação relativa dos átomos durante o curso da reação.curso da reação.
Etapas elementaresEtapas elementaresExemplo:Exemplo:
NONO(g)(g) + O + O3(g)3(g) NO NO2(g)2(g) + O + O2(g)2(g)
Colisão de moléculas de NOColisão de moléculas de NO(g)(g) com O com O3(g)3(g) devidamente orientadas e devidamente orientadas e
com energia suficiente formam NOcom energia suficiente formam NO2(g)2(g) e O e O2(g)2(g)..
Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações
Um processo que ocorre em um único evento, ou etapa, Um processo que ocorre em um único evento, ou etapa, é chamado é chamado etapa elementaretapa elementar..
O número de moléculas envolvidas na reação define a O número de moléculas envolvidas na reação define a sua sua molecularidademolecularidade..• No caso de NONo caso de NO(g)(g) + O + O3(g)3(g), é , é bimolecularbimolecular..
As reações As reações termolecularestermoleculares (envolvendo três moléculas) (envolvendo três moléculas) são muito pouco prováveis.são muito pouco prováveis.
As chances de quatro ou mais moléculas se chocarem As chances de quatro ou mais moléculas se chocarem com alguma regularidade é ainda menor.com alguma regularidade é ainda menor.
Mecanismos de várias etapasMecanismos de várias etapasSeqüência de etapas elementares:Seqüência de etapas elementares:Exemplo:Exemplo:
NONO2(g)2(g) + CO + CO(g)(g) NO NO(g)(g) + CO + CO2(g)2(g)
1º) Choque entre duas moléculas de NO1º) Choque entre duas moléculas de NO2(g)2(g) formando NO formando NO3(g)3(g)
NONO2(g)2(g) + NO + NO2(g)2(g) NO NO3(g)3(g) + NO + NO(g)(g)
2º) Choque entre o NO2º) Choque entre o NO3(g)3(g) resultante e CO resultante e CO(g)(g) produzindo produzindo
NONO2(g)2(g) e CO e CO2(g)2(g)
NONO3(g)3(g) + CO + CO(g)(g) NO NO2(g)2(g) + CO + CO2(g)2(g)
Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações
Mecanismos de várias etapasMecanismos de várias etapas
NONO2(g)2(g) + NO + NO2(g)2(g) NO NO3(g)3(g) + NO + NO(g)(g)
NONO3(g)3(g) + CO + CO(g)(g) NO NO2(g)2(g) + CO + CO2(g)2(g) ++
Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações
NONO2(g)2(g) + CO + CO(g)(g) NO NO(g)(g) + CO + CO2(g)2(g)
Leis de velocidade nas etapas elementaresLeis de velocidade nas etapas elementaresAs leis de velocidade devem ser obtidas experimentalmente, e não As leis de velocidade devem ser obtidas experimentalmente, e não somente através de seus coeficientes estequiométricos. Isso porque somente através de seus coeficientes estequiométricos. Isso porque uma reação é composta de outras reações elementares e as leis de uma reação é composta de outras reações elementares e as leis de velocidade e as velocidades relativas dessas reações são o que velocidade e as velocidades relativas dessas reações são o que imporão a lei de velocidade como um todo.imporão a lei de velocidade como um todo.
Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações
Se soubermos que uma reação é elementar, saberemos sua lei de Se soubermos que uma reação é elementar, saberemos sua lei de velocidade:velocidade:1)1) Unimolecular: Unimolecular: A A produtos produtos
v = v = kk[A][A]2) Bimolecular: 2) Bimolecular: A + B A + B produtos produtos
v = v = kk[A][B][A][B]
Leis de velocidade para mecanismos de várias Leis de velocidade para mecanismos de várias etapasetapas
Etapa 1:Etapa 1: NO NO2(g)2(g) + NO + NO2(g)2(g) NO NO3(g)3(g) + NO + NO(g)(g) (Lenta)(Lenta)
Etapa 2:Etapa 2: NO NO3(g)3(g) + CO + CO(g)(g) NO NO2(g)2(g) + CO + CO2(g)2(g) (Rápida)(Rápida)
Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações
Total:Total: NONO2(g)2(g) + CO + CO(g)(g) NO NO(g)(g) + CO + CO2(g)2(g)
A velocidade de uma reação é igual à velocidade de sua A velocidade de uma reação é igual à velocidade de sua etapa mais lenta.etapa mais lenta.
kk11
kk22
Leis de velocidade para mecanismos de várias Leis de velocidade para mecanismos de várias etapasetapas
Mecanismos de reaçõesMecanismos de reações
Em geral, se uma etapa rápida precede uma etapa lenta, Em geral, se uma etapa rápida precede uma etapa lenta, resolve-se para a concentração de um intermediário resolve-se para a concentração de um intermediário supondo que se estabelece um equilíbrio na etapa rápida.supondo que se estabelece um equilíbrio na etapa rápida.
CatalisadorCatalisador
CatáliseCatálise
Um catalisador é uma substância que faz variar a Um catalisador é uma substância que faz variar a velocidade de uma reação química sem que ele próprio velocidade de uma reação química sem que ele próprio sofra uma variação química permanente no processo.sofra uma variação química permanente no processo.
Catálise homogêneaCatálise homogênea: Catalisador presente na mesma fase : Catalisador presente na mesma fase das moléculas reagentes.das moléculas reagentes.
Catálise heterogêneaCatálise heterogênea: O catalisador está numa fase : O catalisador está numa fase diferente da fase das moléculas reagentes.diferente da fase das moléculas reagentes.
Enzimas (catalisadores biológicos)Enzimas (catalisadores biológicos)
CatáliseCatálise
As enzimas são proteínas especializadas na catálise de reações As enzimas são proteínas especializadas na catálise de reações biológicas. Elas estão entre as biomoléculas mais notáveis devido biológicas. Elas estão entre as biomoléculas mais notáveis devido à sua extraordinária especificidade e poder catalítico, que são à sua extraordinária especificidade e poder catalítico, que são muito superiores aos dos catalisadores produzidos pelo homem. muito superiores aos dos catalisadores produzidos pelo homem. Praticamente todas as reações que caracterizam o metabolismo Praticamente todas as reações que caracterizam o metabolismo celular são catalisadas por enzimas.celular são catalisadas por enzimas.
Como catalisadores celulares extremamente poderosos, as Como catalisadores celulares extremamente poderosos, as enzimas aceleram a velocidade de uma reação, sem no entanto enzimas aceleram a velocidade de uma reação, sem no entanto participar dela como reagente ou produto. participar dela como reagente ou produto.
CatáliseCatálise
BoxesBoxes
Objetivos:Objetivos:1)1) Oxidar CO a COOxidar CO a CO22 e e
HH22O.O.
Oxidar COxidar CxxHHyy a CO a CO22 e e
HH22O.O.
2)2) Reduzir os óxidos de Reduzir os óxidos de nitrogênio a gás nitrogênio a gás nitrogênio.nitrogênio.
Conversores catalíticosConversores catalíticos
Brometo de metila na atmosferaBrometo de metila na atmosfera
BoxesBoxes
Exemplos:Exemplos: Moléculas pequenas contendo carbono-cloro ou carbono-bromo.Moléculas pequenas contendo carbono-cloro ou carbono-bromo. CFC’s CFC’s têm meia-vida longa. têm meia-vida longa. CHCH33Br Br tem meia-vida longa tem meia-vida longa..
• Usado no combate de fungos em sementes de plantas.Usado no combate de fungos em sementes de plantas.• Na estratosfera as ligações C–Br são quebradas por radiação de Na estratosfera as ligações C–Br são quebradas por radiação de
comprimento de onda curto.comprimento de onda curto.• Os átomos de Br catalisam a decomposição de OOs átomos de Br catalisam a decomposição de O33. .
A eficácia que um composto tem de destruir a camada de ozônio depende da sua A eficácia que um composto tem de destruir a camada de ozônio depende da sua meia-vida e da sua concentração na superfície terrestre.meia-vida e da sua concentração na superfície terrestre.
Uso de métodos espectroscópicos para medir as Uso de métodos espectroscópicos para medir as velocidades de reaçãovelocidades de reação
BoxesBoxes
Os métodos espectroscópicos se fundamentam na habilidade das substâncias Os métodos espectroscópicos se fundamentam na habilidade das substâncias em absorver (ou emitir) radiação eletromagnética.em absorver (ou emitir) radiação eletromagnética.
O espectrômetro é acertado para medir a luz absorvida em um comprimento O espectrômetro é acertado para medir a luz absorvida em um comprimento de onda característico de um dos reagentes ou produtos.de onda característico de um dos reagentes ou produtos.
Lei de Beer:Lei de Beer:A = A = abcabc
Fixação de nitrogênio e a nitrogenaseFixação de nitrogênio e a nitrogenase
BoxesBoxes
A fixação do nitrogênio é A fixação do nitrogênio é difícil, pois Ndifícil, pois N22 é uma é uma
molécula excepcionalmente molécula excepcionalmente não reativa, em grande parte não reativa, em grande parte devido à sua ligação tripladevido à sua ligação tripla
NN NNmuito forte.muito forte.
60% do nitrogênio fixado é 60% do nitrogênio fixado é conseqüência da ação de conseqüência da ação de uma enzima complexa e uma enzima complexa e notável chamada notável chamada nitrogenasenitrogenase..
A nitrogenase converte NA nitrogenase converte N22 em NH em NH33, um , um
processo que, na ausência de um catalisador, processo que, na ausência de um catalisador, tem energia de ativação muito grande.tem energia de ativação muito grande.
Referências bibliográficasReferências bibliográficas
Química: Ciência Central – Brown, Lemay e Bursten; Química: Ciência Central – Brown, Lemay e Bursten; 9ª edição.9ª edição.
As figuras foram retiradas de sites na internet (algumas As figuras foram retiradas de sites na internet (algumas foram adaptadas) ou produzidas por nós.foram adaptadas) ou produzidas por nós.
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