CINÉTICA QUÍMICA Capítulo 14 Autores: Lucas Henrique - 17095 Mateus Cândido - 17111 Matheus Muzzo - 17125 1/ 31 Engenharia Elétrica - UNIFEI Prof. Élcio

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  • CINTICA QUMICA Captulo 14 Autores: Lucas Henrique - 17095 Mateus Cndido - 17111 Matheus Muzzo - 17125 1/ 31 Engenharia Eltrica - UNIFEI Prof. lcio
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  • Roteiro Prof. lcio Introduo................................................................................................ 4 Velocidade de Reao............................................................................ 5 Velocidade Instantnea........................................................................... 6 Velocidade mdia.................................................................................... 7 Concentrao e velocidade..................................................................... 8 Observaes........................................................................................... 9 Ordem de reao..................................................................................... 12 Meia Vida................................................................................................. 13 Velocidade e Temperatura...................................................................... 14 Teoria das colises................................................................................. 15 Energia de ativao.................................................................................16 Equao de Arrhenius............................................................................. 18 2/ 31
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  • Prof. lcio Mecanismos de Reao.......................................................................... 19 Outros fatores que influenciam na velocidade de Reao...................... 23 Catlise.................................................................................................... 24 Enzimas................................................................................................... 28 Autocatlise............................................................................................. 29 Concluso................................................................................................ 30 Referncias Bibliogrficas....................................................................... 31 Roteiro 3/ 31
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  • Introduo Neste seminrio exploraremos a velocidade das reaes qumicas e os fatores que as afetam, como por exemplo a concentrao, temperatura e catalisadores Sua importncia no nosso cotidiano pode ser vista como: A velocidade que os medicamentos agem no nosso corpo A velocidade com que os materiais se corroem A reao de combusto para obter energia Prof. lcio 4/ 31
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  • Velocidade de Reaes De modo geral, a velocidade de reao expressa como a variao de concentrao por unidade de tempo. V= V= | [ ]| (mol L s ) t Nesta equao o [ ] representa o mdulo da variao de (massa, quantidade, concentrao etc) reagente ou produto e t, o intervalo de tempo. Prof. lcio 5/ 31
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  • Velocidade Instantnea Representa a variao na quantidade de um reagente ou produto num instante (menor intervalo de tempo que se possa imaginar). E determinada pela inclinao da tangente curva no ponto de interesse em um E determinada pela inclinao da tangente curva no ponto de interesse em um grfico de concentrao versus tempo. Prof. lcio 6/ 31
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  • A estequiometria da reao determina a relao entre as velocidades de surgimento e aparecimento. Velocidade Mdia e Estequiometria aA + bB cC + dD Vm =Vm =Vm =Vm = - [A] a t = - [B] b t = - [B] [C] [C] c t = [D] [D] d t Seja a equao: Prof. lcio 7/ 31
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  • Concentrao e velocidade Quanto maior a concentrao dos reagentes, maior ser a velocidade da reao e vice-versa. A equao que mostra como a velocidade depende das concentraes dos reagentes chamada lei de velocidade, que pode ser usada a qualquer momento durante a reao. Para uma reao geral: aA + bB cC + dD V = k [A] m. [B] n k = constante de velocidade a uma dada temperatura Prof. lcio m = ordem da reao em relao a A n = ordem da reao em relao a B 8/ 31 m + n = ordem total
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  • Prof. lcio 1) Como regra, a ordem de uma reao total vem dada pela soma dos expoentes dos reagentes. 2) As ordens de reao devem ser determinadas experimentalmente. Observaes Exemplo: 2 HgCl 2 + C 2 O 4 -2 2 Cl - + 2 CO 2(g) + Hg 2 Cl 2(s) [HgCl 2 ] [mol.L -1 ][C 2 O 4 -2 ] [mol.L -1 ] Velocidade [mol.L -1.min -1 ] 0,100 0,050 0,15 0,30 1,8.10 -5 7,2.10 -5 3,6.10 -5 Velocidade da Reao: v = k [HgCl 2 ] 1.[C 2 O 4 2- ] 2 9/ 31
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  • Prof. lcio 3) Pode-se usar a presso como unidade de concentrao para um gs porque, da lei do gs ideal, a presso diretamente proporcional quantidade de matria por unidade de volume. Observaes 10/ 31
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  • 4) A equao da velocidade sobre o tempo: pode ser transformada por clculos diferencias, integrando, gerando uma equao que relaciona a concentrao de A no incio da reao, [A] 0, sua concentrao a qualquer outro momento t, [A] t : ln [A] t ln [A] 0 = -kt ou ln [A] t = -kt [A] 0 V= | [ ]| t t Observaes 11/ 31
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  • Prof. lcio Ordem de Reao Dessa forma dizemos que de ordem 1 (ou de primeira ordem) com respeito ao reagente A e de ordem 2 (ou de segunda ordem) com respeito ao reagente B. Podemos dizer ainda que a reao de ordem 3 (1+2=3) ou de terceira ordem. v = k [A] 1. [B] 2 Dada uma equao da velocidade: 12/ 31
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  • Prof. lcio Meia Vida o tempo para que a concentrao de um reagente caia pela metade. [HgCl 2 ] [mol.L -1 ]Tempo [s] 0,10 0,055 Exemplo: Tempo de meia vida de primeira ordem: 0,693 k t 1/2 = De segunda ordem: t 1/2 = 1 k[A] 0 ou 13/ 31
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  • Prof. lcio Velocidade e Temperatura Temperatura E c Velocidade Temperatura E c Velocidade Teoria das Colises: As molculas devem colidir para reagir. Quanto maior o nmero de colises por segundo, maior a velocidade de reao. 14/ 31
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  • Prof. lcio Contudo, para uma reao ocorrer necessrio mais do que simplesmente uma coliso, necessrio tambm a coliso numa orientao correta, conforme o desenho a seguir: H 2 + I 2 2 HI + Coliso I: No favorvel Coliso II: Complexo ativado Teoria das colises 15/ 31
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  • Prof. lcio Energia de Ativao Energia mnima necessria para iniciar uma reao. Energia mnima necessria para iniciar uma reao. Para que reajam, as molculas devem ter E c E a. Para que reajam, as molculas devem ter E c E a. Frao de molculas com energia E tal que E E a. Frao de molculas com energia E tal que E E a. f = e -Ea/RT Onde: R a constante dos gases (8,314 J/mol.K) T a temperatura absoluta 16/ 31
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  • Prof. lcio Energia de Ativao O arranjo especfico dos tomos quando a energia de ativao for mxima chamado de complexo ativado. 17/ 31
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  • Prof. lcio Equao de Arrhenius Como a temperatura e a velocidade de reao esto diretamente ligadas, elas podem estar relacionadas pela equao de Arrhenius. k = Ae -Ea/RT Onde: k a constante da velocidade E a a energia de ativao R a constante dos gases (8,314 J/mol.K) A uma constante relacionada com a freqncia das colises A equao de Arrhenius frequentemente usada na forma logartmica: ln k = - EaEaEaEa RT + ln A 18/ 31
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  • Prof. lcio Mecanismos de Reao Um mecanismo de reao detalha as etapas individuais que ocorrem no curso de uma reao. Cada uma dessas etapas so chamadas de etapas elementares. Ambos processos ocorrem em uma nica etapa. Exemplo: NO (g) + O 3(g) NO 2(g) + O 2(g) 19/ 31
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  • Prof. lcio As etapas elementares so definidas como unimolecular, bimolecular ou termolecular, dependendo se esto envolvidas uma, duas ou trs molculas, respectivamente, no complexo ativado. Mecanismos de Reao As reaes termoleculares (envolvendo trs molculas) so muito pouco provveis. Unimolecular A produtosvelocidade = k[A] Bimolecula r Termolecular A + A + B produtosvelocidade = k[A] 2 [B] velocidade = k[A][B]A + B produtos Exemplos: 20/ 31
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  • Prof. lcio Uma etapa elementar pode produzir um intermedirio, um produto que consumido em uma etapa elementar posterior e, consequentemente, no aparece na estequiometria total da reao. Mecanismos de Reao Para a reao: NO 2(g) + CO (g) NO (g) + CO 2(g) NO 2(g) + NO 2(g) NO 3(g) + NO (g) NO 3(g) + CO (g) NO 2(g) + CO 2(g) NO 2(g) + CO (g) NO (g) + CO 2(g) Exemplo: NO 3(g) e uma molcula de NO 2 = INTERMEDIRIO 21/ 31
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  • Prof. lcio Se um mecanismo tem vrias etapas elementares, a velocidade total determinada pela etapa elementar mais lenta, chamada de etapa determinante da velocidade. Mecanismos de Reao Para a reao: NO 2(g) + CO (g) NO (g) + CO 2(g) NO 2(g) + NO 2(g) NO 3(g) + NO (g) (lenta) NO 3(g) + CO (g) NO 2(g) + CO 2(g) (rpida) A lei da Velocidade para a reao : v= k[NO 2 ] 2 22/ 31
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  • Prof. lcio Outros fatores que influenciam na velocidade de reao 1)O aumento da presso sobre um reagente gasoso aumenta a velocidade de uma reao, pois aumenta a concentrao do mesmo, por causa da diminuio do volume 2)A fase de agregao. Por exemplo, a velocidade de uma reao muito maior com um reagente dissolvido na gua do que no estado gasoso 3)Quanto mais fragmentado estiver o reagente slido, maior sua velocidade de reao, pois aumenta a sua superfcie de contato 4)Os catalisadores. 23/ 31
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  • Prof. lcio Catlise Um catalisador uma substncia que acelera uma reao diminuindo sua energia de ativao, mas apesar disso no sofre modificao qumica permanente e no consumido. 24/ 31
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