29/5/2011

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Cintica Cintica QumicaQumica

1. Introduo

2. Fatores que afetam a velocidade de reao

3. Velocidade de reao

4. Equao de velocidade

5. Teoria de coliso

6. Teoria do estado de transio

7. Mecanismo de reao

8. Catlise

Reaes QumicasReaes Qumicas

Como uma reao qumica ocorre?Como uma reao qumica ocorre?

Estado fsico e concentrao dos reagentes, temperatura e catalisador

[A]

t

Velocidade de reaoVelocidade de reao

A B

Mede a variao na concentrao dos reagentes ou

produtos por unidade de tempo.

velocidade mdia = = [B]

t

unidade = mol L-1 s-1

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Exemplo 1.Exemplo 1.

A B

t, s [A], mol L-1

0 10,0

2 6,7

4 4,5

6 3,0

8 2,0

10 1,3

12 0,9

14 0,6

16 0,40 2 4 6 8 10 12 14 16

0

2

4

6

8

10

[A], m

ol L

-1

tempo, s

[A]

tvelocidade mdia =

VelocidadeVelocidade instantneainstantnea

d[A]

dt

velocidade instantnea =

0 2 4 6 8 10 12 14 160

2

4

6

8

10

velocidade instantnea em t = 10 s ?

velocidade instantnea em t = 4 s ?

[A], m

ol L

-1

tempo, s

Concentrao X VelocidadeConcentrao X Velocidade

NH4+

(aq) + NO2

(aq) N2(g) + 2H2O(l)

Anlise da velocidade inicial da reao em funo das

concentraes iniciais.

Experimento [NH4+], mol L-1 [NO2

-], mol L-1 vinicial, mol L-1 s-1

1 0,01 0,2 5,4 x 10-7

2 0,02 0,2 10,8 x 10-7

3 0,04 0,2 21,6 x 10-7

4 0,2 0,02 10,8 x 10-7

5 0,2 0,04 21,6 x 10-7

6 0,2 0,08 43,2 x 10-7

Dados experimentais para a reao entre NH4+ e NO2

a 25C

Equao de VelocidadeEquao de Velocidade

aA + bB cC + dD

velocidade = k [A]m [B]n

a, b, c e d = coeficientes estequiomtricos

k = constante de velocidade k = f(T)m e n = ordens da reao (0, 1 e 2)

Exemplo anterior: velocidade = k [NH4+] [NO2]

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2N2O5 (g) 4NO2(g) + O2(g)

velocidade = k [N2O5]

CHCl3 (g) + Cl2(g) CCl4(g) + HCl(g)

velocidade = k [CHCl3] [Cl2]2

NH3 (g) N2(g) + 3H2(g)

velocidade = k [NH3]0

ExerccioExerccio..

A velocidade inicial da reao 2NO + Br2 2NOBr foi medida

para vrias concentraes iniciais diferentes de A e B a 25C, e os

resultados so:

Experimento [NO], mol L-1 [Br2], mol L-1 vinicial, mol L-1 s-11 0,1 0,1 1,2 x 10-2

2 0,1 0,2 4,8 x 10-2

3 0,3 0,2 14,4 x 10-2

Usando esses dados, determine:

a) a equao da velocidade de reao;

b) a magnitude da constante de reao;

c) velocidade de reao quando [NO] = 0,05 mol L-1 e [Br2] = 0,1 mol L-1.

TeoriaTeoria de de ColisoColiso:: velocidade x [reagentes]

H2 (g) + I2(g) 2HI(g)

A B

Alm das colises.....Alm das colises.....

Geometria FavorvelGeometria Favorvel coliso efetiva

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TeoriaTeoria do Estado de do Estado de TransioTransio

EnergiaEnergia

EE = ??= ??

Energia de Ativao (Ea) = Ecomplexo ativado Ereagentes

EnergiaEnergia

Alm da coliso em geometria favorvel, os reagentes devem

apresentar energia suficiente para que ocorra a formao do

complexo ativado, e consequentemente, para a ocorrncia da

reao.

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Energia de Ativao

TeoriaTeoria Cintica Molecular dos GasesCintica Molecular dos Gases:: velocidade x temperatura

No pode ser determinada a partir da equao qumica global

Determinao Experimental

Lei ou Equao de VelocidadeLei ou Equao de Velocidade

AA maioriamaioria dasdas ReaesReaes QumicasQumicas

Conjunto de vrias reaes

(etapas elementares)

MecanismoMecanismo dede ReaoReao

ExemplosExemplos

A. NO + O3 NO2 + O2

B. NO2 + CO NO + CO2

NO2 + NO2 NO3 + NO

NO3 + CO NO2 + CO2

C. 2O3 3O2

O3 O2 + O

O3 + O 2O2

NO2 + CO NO + CO2

1. NO2 + NO2 NO3 + NO (lenta)2. NO3 + CO NO2 + CO2 (rpida)

k1

k2

velocidade = k [NO2]2

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CatalisadorCatalisador

Substncia que aumenta a velocidade de uma reao,

permanecendo inalterado ao final da mesma.

Catlise - reao na qual atua um catalisador.

Catlise HomogneaCatlise Homognea

Catalisador e reagentes constituem uma s fase.

Catlise HeterogneaCatlise Heterognea

Catalisador e reagentes constituem diferentes fases.

C2H4 + H2 C2H6Pt, Ni, Pd

Veneno ou inibidor: substncia que diminui e at destri a ao do catalisador (Pb).

EnzimasEnzimas

Catalisador em reaes biolgicas.