Termodinâmica e Cinética de reações

orgânicas

Aula 6

Flaviane Francisco Hilário

Universidade Federal de Ouro Preto

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1 – Termodinâmica e Cinética de reação

• Termodinâmica – quantidades de produtos e reagentes

quando a reação alcançar o equilíbrio (depende das

estabilidades relativas).

• Cinética – rapidez com que reagentes são transformados

em produtos.

reagentes produtos

Paula Bruice vol.1 p. 125

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Diagrama de coordenada de reação

reagentes produtos

Estado de

transição: estado

de energia

máxima Energia

livre dos

reagentes Energia

livre dos

produtos Ener

gia

liv

re

Progresso da reação

• Mostra as mudanças de energia durante a reação.

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2 - Termodinâmica

• A concentração dos reagentes e produtos no equilíbrio

pode ser expressa numericamente:

[produtos]

[reagentes]

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• A concentração da substância no equilíbrio depende de sua

estabilidade.

• Quanto mais estável a substância, menor sua energia e

maior sua concentração relativa no equilíbrio.

[produtos]

[reagentes]

Se os produtos forem mais estáveis Keq maior que 1.

Se os reagentes forem mais estáveis, Keq menor que 1. 5

• A diferença da energia livre dos produtos e a energia livre

dos reagentes é chamada energia livre de Gibbs.

DG0 = energia livre dos produtos – energia livre dos reagentes

• Em condições normais (1 mol/L, temp. 250 C e 1 atm).

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Reação exergônica e reação endergônica

Reação exergônica

DG0 negativo

Keq > 1

Reação endergônica

DG0 positivo

Keq < 1

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DG0 = (energia livre dos produtos) – (energia livre dos reagentes)

DS0 = (liberdade de movimentação dos produtos) – (liberdade de

movimentação dos reagentes)

DH0 = (energia das ligações quebradas) – (energia das ligações formadas)

libera energia

absorve energia

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Se DH é negativo a reação é exotérmica

Se DH é positivo a reação é endotérmica

DH0 = (energia das ligações quebradas) – (energia das ligações formadas)

libera energia

absorve energia

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DG‡ = (energia livre do estado de transição) – (energia livre dos

reagentes)

DS‡ = (liberdade de movimentação do estado de transição) – (liberdade

de movimentação dos reagentes)

DH‡ = (energia das ligações do estado de transição) – (energia das

ligações dos reagentes)

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3 - Cinética

• A cinética estuda a velocidade da reação química e os

fatores que afetam essa velocidade.

• A etapa limitante da velocidade controla a velocidade total

da reação.

Velocidade de uma reação =

Número de colisões

por unidade de tempo

Fração com

energia suficiente

Fração com

orientação

adequada

x x

• Solvatação: a interação entre um solvente e uma molécula

(ou íon) em solução.

A solvatação pode afetar DH° e/ou DS°, o qual finalmente

afeta DG°.

• Velocidades e Constantes de Velocidades

Reação de primeira

ordem

A B

velocidade = k[A]

Reação de segunda

ordem

A + B C + D

velocidade = k[A][B]

Reação exergônica rápida

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Reação exergônica lenta

Reação endergônica rápida

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Reação endergônica lenta

4 - Estado de transição

• Estado de energia máximo da reação;

• Estrutura intermediária entre a estrutura do reagente e a

estrutura do produto;

• Linhas pontilhadas para representar ligações que estão se

quebrando e ligações que estão se formando.

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• Estados de transição têm cargas parcialmente formadas.

• Intermediários têm cargas completamente formadas.

5 – Estado de transição x Intermediário de reação