Cinética químicaVELOCIDADE DAS REAÇÕES E FATORES QUE INFLUENCIAM

AS VELOCIDADES

Velocidade das reações.

Reações químicas consideradas lentas.Fotomontagem de Neymar, jogador do PSG.

Reação considerada rápida, queima do palito

de fósforo.

Velocidade das reações.

A cinética química estuda a velocidade das

reações e os fatores que a influenciam. Estuda

ainda a possibilidade de controlar essa

velocidade, tornando as reações mais rápidas ou

mais lentas, com base no mecanismos de

reações.

O termo velocidade das reações pode ser

encontrado na literatura como: rapidez das

reações ou taxa de desenvolvimento.

Velocidade das reações

• 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑎çã𝑜 =⃒𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑢𝑚𝑎 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎⃒

𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜

• Está relacionada com a quantidade de reagente ou produto

(concentração, quantidade de matéria, pressão, massa, volume), por

unidade de tempo.

Velocidade das reações

Exemplo: Decomposição do gás pentóxido de dinitrogênio,

representado pela equação química:

2 𝑁2𝑂5 (𝑔) → 4 𝑁𝑂2 𝑔 + 𝑂2 (𝑔)

Velocidade das reações

CONCENTRAÇÃO (X 𝟏𝟎−𝟒𝒎𝒐𝒍/𝑳)

TEMPO (s) N2O5 (g) 𝑁𝑂2 𝑔 𝑂2 (𝑔)0 200 0 0

100 168 64 16

200 142 116 20

300 120 160 40

400 101 198 49

500 86 228 57

Tabela 1: Decomposição do peróxido de dinitrogênio a 55ºC

experimentalmente.

Velocidade das reações.

• No intervalo de 0 a 100 segundos.

• 𝑉N2O5 =⃒168 𝑥 10−4𝑚𝑜𝑙.𝐿−1 −200 𝑥 10−4 𝑚𝑜𝑙.𝐿−1⃒

100 s= 3,2 x 10−5 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1. 𝑠−1

Intervalos (s) VN2O5 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 V 𝑁𝑂2 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 V 𝑂2 𝑚𝑜𝑙. 𝐿

−1

0 a 100 3,2 x 10−5 6,4 x 10−5 1,6 x 10−5

200 a 300 2,2 x 10−5 4,4 x 10−5 1,1 x 10−5

400 a 500 1,5 x 10−5 3,0 x 10−5 0,8 x 10−5

Tabela 2: Resultados dos cálculos de velocidade das reações.

Velocidade das reações.

Gráfico 1: Decomposição do gás pentóxido de dinitrogênio.

Teoria das colisões.

• Explica satisfatoriamente os fatores que influenciam a

velocidade das reações. Átomos moléculas ou íons das

substâncias reagentes devem colidir para que a reação

química ocorra.

Complexo ativado e energia de

ativação.

• Complexo ativado: espécie intermediária entre os reagentes e produtos.

• Energia de ativação: Barreira energética a ser ultrapassada para que a

reação ocorra.

Gráfico 2: Comparação entre reação exotérmica e endotérmica.

Fatores que afetam a velocidade das

reações.

1. Superfície de contato.

Fatores que afetam a velocidade das

reações.

Temperatura.

2 𝐻𝐼 𝑔 → 𝐻2 (𝑔) + 𝐼2 (𝑔)

• Experimentalmente a 500 ºC, essa reação é 25 MIL VEZES

mais rápida que a 300 ºC.

Aumento da temperatura

Partículas com maior energia

cinética

Maior colisões

efetivas

Aumenta a

velocidade da

reação

Fatores que afetam a velocidade das

reações.

Concentração.Maior

concentração

Mais

colisões

Maior

velocidade

Fatores que afetam a velocidade das

reações.

Catalisadores.

Mecanismo de Reação

Reação

A + B C + D

Lei Cinética

V = k [A]X . [B]Y

Ordem da reação

A ordem da reação indica a dependência

que existe entre a concentração desse

reagente e a velocidade da reação global.

Ordem da reação

. Reação elementar.

Reação que ocorre em uma única etapa

2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)

V = k . [CO]2 . [O2]1

Ordem da reação

Reação não elementar.

Possui mais de uma etapa.

2H2(g) + 2NO(g) → N2(g) + 2H2O(l)

Etapa I 1H2(g) + 2NO(g) → 1N2O(g) + 2H2O(l) (lenta)

Etapa II 1N2O(g) + 2H2O(l) → 1N2(g) + H2O(l) (Rápida)

Reação Global 2H2(g) + 2NO(g) → N2(g) + 2H2O(l)

V = k [H2]1 . [NO]2

Exercícios.

1. (Ifsul-RS) Admitindo-se que a pressão sobre os sistemas a seguir é aumentada dofrasco 1 para o frasco 4, sendo que a quantidade de matéria é igual nos quatro frascos,

com consequente redução do volume do recipiente, observe o esquema abaixo:

Em qual deles a velocidade da reação será maior ?A) 1

B) 2

C) 3

D) 4

letra D

2- A reação:

NO2(g) + CO(g) → CO2(g) + NO(g)

é de segunda ordem em relação ao NO2(g) e de ordem zero em relação ao

CO(g). Em determinadas condições de pressão e temperatura, essa reação

ocorre com velocidade v. Se triplicarmos a concentração de NO2(g) e

duplicarmos a concentração de CO(g), a nova velocidade de reação v1 será

igual a:

a) 3v

b) 6v

c) 9v

d) 12v

e) 18v

LETRA C

Exercícios:

3- O tempo de meia vida é definido como tempo necessário

para que a concentração inicial do reagente seja reduzida à

metade. Uma reação química do tipo A B tem a

concentração do reagente A e a velocidade instantânea de

decomposição monitoradas ao longo do tempo, resultando

na tabela abaixo:

Tempo (min) [A] (mol L-1

) V (mol L-1

min-1

)

0 1,20 0,0832

5 0,85 0,0590

10 0,60 0,0416

15 0,42 0,0294

20 0,30 0,0208

A ordem dessa reação e o tempo

de meia-vida do reagente A são,

respectivamente:

(A) ordem zero, 5 minutos

(B) primeira ordem , 5 minutos

(C) segunda ordem, 10 minutos

(D) segunda ordem, 5 minutos

(E) segunda ordem, 10 minutos

RESPOSTA C

Exercícios

4. (UFRGS-RS) Para a obtenção de um determinado produto, realiza-se uma

reação em 2 etapas. O caminho dessa reação é representado no diagrama

abaixo. Considere as informações abaixo, sobre essa reação.

I. A etapa determinante da velocidade da reação é a

etapa 2.

II. A reação é exotérmica.

III. A energia de ativação da etapa 1 é maior que a

energia de ativação da etapa 2.

Quais estão corretas?

a) Apenas a I.

b) Apenas a II.

c) Apenas a III.

d) Apenas II e III.

e) I, II, III.

LETRA D

5- Uma reação química hipotética é representada pela seguinte

equação:

A(g) + B(g) → C(g) + D(g)

e ocorre em duas etapas:

A(g) → E(g) + D(g) (Etapa lenta)

E(g) + B(g ) → C(g) (Etapa rápida)

A lei da velocidade da reação pode ser dada por:

a) v = k.[A]1

b) v = k.[A]1.[B]1

c) v = k.[C]1.[D]1

d) v = k.[E]1.[B]1

RESPOSTA A

6- (PUC-RJ) A reação química entre dois reagentes ocorre de tal

forma que, ao se triplicar a concentração do reagente A mantendo-se

fixa a concentração do reagente B observa-se o aumento de 9 vezes

na velocidade inicial da reação . Por outro lado, a concentração de B

não altera a velocidade inicial da reação. Assim , é correto afirmar que

a reação geral da lei da velocidade da reação, onde v é a velocidade

inicial e k é a constante de velocidade, é:

(A) V = k

(B) V= k[A]

(C) V= k[A]2

(D) V= k[A]3

(E) V= k[A]x [B]

Resposta c

7- (Uern) Uma das formas para se obter o monóxido de

dinitrogênio é reagindo o óxido de nitrogênio II com gás

hidrogênio, de acordo com a seguinte reação:

2NO(g) + H2 (g) → N2O(g) + H2O(g)

De acordo com os dados anteriores, é correto afirmar que a ordem

global dessa reação é igual a:

A)2

B)3

C)4

D)5

LETRA B

8- UFF) – Considere a reação:

M (g) + N (g) → O (g)

Observa-se experimentalmente que, dobrando-se a concentração

de N, a velocidade de formação de O quadruplica; e, dobrando-se a

concentração de M, a velocidade da reação não é afetada. A

equação da velocidade v dessa reação é:

a) v = k[M]²

b) v = k[N]²

c) v = k[M]

d) v = k[M][N]

e) v = k[M][N]²RESPOSTA B

9-(Enem) Alguns fatores podem alterar a rapidez das reações

químicas. A seguir destacam-se três exemplos no contesto e da

conservação de alimentos.

1. A maioria dos produtos alimentícios se conserva por muito

mais tempo quando submetidos a refrigeração. Esse

procedimento diminui a rapidez das reações que

contribuem para a degradação de certos alimentos.

2. Um procedimento muito comum utilizado em praticas de

culinárias é o corte dos alimentos para acelerar o seu

cozimento, caso não se tenha uma panela de pressão.

3. Na preparação de iogurtes, adicionam-se ao leite

bactérias produtoras de enzimas que aceleram as reações

envolvendo açucares e proteínas lácteas.

Com base no texto,quais são os fatores que influenciam, a rapidez das

transformações químicas relacionadas aos exemplos 1,2 e 3,respectivamente?

A)Temperatura, superfície de contato e concentração.

B) Concentração, superfície de contato e catalisador.

C) Superfície de contato , temperatura e concentração.

D) Temperatura, concentração e catalisadores.

E) Temperatura, superfície de contato e catalisadores.

RESPOSTA: B. a reação é

exotérmica.

10

11. Amostras de magnésio foram colocadas em soluções de ácido

clorídrico em diversas concentrações e temperaturas, havendo total

dissolução do metal e desprendimento do hidrogênio gasoso.

Observaram-se os resultados expostos na tabela a seguir:

Nº de amostras Massa dissolvida

de Mg (g)

Tempo para

dissolver

(min)

I. 2,00 10,0

II. 0,40 2,0

III. 0,40 1,0

IV. 0,5 1,0

a) Em qual caso a velocidade da reação foi

maior ?

b) Em que caso se desprendeu maior

quantidade de 𝐻2 (𝑔) ?

Mostre como você chegou a essas

conclusões.

1 𝑀𝑔(𝑠) + 2𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) → 1𝑀𝑔𝐶𝑙 𝑎𝑞 + 1 𝐻2 (𝑔)

RESOLUÇÃO: 𝑉𝑟𝑒𝑎çã𝑜 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑀𝑔 𝑑𝑖𝑠𝑠𝑜𝑙𝑣𝑖𝑑𝑎

𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑟b) I.

12. (UFRS-RS) As figuras a seguir representam as colisões entre as

moléculas reagentes de uma mesma reação em três situações.

Dica: A reação em questão é NO2 + CO → NO + CO2

Pode-se afirmar que

a) na situação I, as moléculas reagentes apresentam energia maior que a

energia de ativação, mas a geometria

da colisão não favorece a formação dos produtos.

b) na situação II, ocorreu uma colisão com geometria favorável e energia

suficiente para formar os produtos.

c) na situação III, as moléculas reagentes foram completamente

transformadas em produtos.

d) nas situações I e III, ocorreram reações químicas, pois as colisões foram

eficazes.

e) nas situações I, II e III, ocorreu a formação do complexo ativado,

produzindo novas substâncias.

Dica: A reação em questão é NO2 + CO → NO + CO2

Pode-se afirmar que

a) na situação I, as moléculas reagentes apresentam energia maior que a energia de

ativação, mas a geometria

da colisão não favorece a formação dos produtos.

b) na situação II, ocorreu uma colisão com geometria favorável e energia suficiente

para formar os produtos.

c) na situação III, as moléculas reagentes foram completamente transformadas em

produtos.

d) nas situações I e III, ocorreram reações químicas, pois as colisões foram eficazes.

e) nas situações I, II e III, ocorreu a formação do complexo ativado, produzindo novas

substâncias.

13. (Uni-Rio-RJ) Num laboratório, foram efetuadas diversas experiências para

a reação:

2 H2(g) + 2 NO(g) → N2(g) + 2 H2O(g)Com os resultados das velocidades iniciais obtidos, montou-se a seguinte

tabela:

Dados obtidos em experimento sobre a lei da velocidade

Baseando-se na tabela acima, podemos afirmar que a lei de velocidade para

a reação é:

a) V = k. [H2]

b) V = k. [NO]

c) V = k. [H2] . [NO]

d) V = k. [H2]2 . [NO]

e) V = k. [H2] . [NO]2

14) Os dados da tabela a seguir referem-se ao processo químico A + B + C -> X

a) Qual a ordem de reação?

b) Qual a equação de velocidade?

c) Qual a constante de velocidade?