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Cinetica

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  • 1. CINÉTICA QUÍMICA
  • 2. CINÉTICA QUÍMICA Parte da química que estuda a rapidez das reações
  • 3. Oxidação do ferro (ocorre de forma lenta). Este estudo é importante para o nosso dia-a-dia, pois explica alguns fenômenos que convivemos tais como:
  • 4. Alimentos em panela de pressão cozinham mais rápidos.
  • 5. VELOCIDADE MÉDIA DE UMA REAÇÃO É a maior ou menor rapidez (velocidade) com que uma reação ocorre
  • 6. É calculada pela relação entre a quantidade de um reagente (ou produto) que é consumido (ou produzido) e o intervalo de tempo gasto para isto v = [ final ] [ inicial ] – final t – inicial t M
  • 7. As quantidades das substâncias são medidas em mol/L, massas, volumes (gases), etc., Enquanto que o intervalo de tempo pode ser dado em segundos, minutos ou horas
  • 8. A quantidade de reagente ou produto medida em mol/L é representada por [ ]
  • 9. 01) (Covest – 2006) A reação de decomposição da amônia gasosa foi realizada em um recipiente fechado: 2 NH 3  N 2 + 3 H 2 A tabela abaixo indica a variação na concentração de reagente em função do tempo. Concentração de NH 3 em mol/ L Tempo em horas 8,0 6,0 4,0 1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 Qual é a velocidade média de consumo do reagente nas duas primeiras horas de reação? a) 4,0 mol / L.h b) 2,0 mol / L.h c) 10 km / h d) 1,0 mol / L.h e) 2,3 mol / h V m = 4 mol / L 2 h = 2 mol / L . h
  • 10. 02) Em determinada experiência, a reação de formação de água está ocorrendo com o consumo de 4 mols de oxigênio por minuto. Conseqüentemente, a velocidade de consumo de hidrogênio é de: a) 2 mols/min. b) 4 mols/min. c) 8 mols/min. d) 12 mols/min. e) 16 mols/min. H 2 + O 2  H 2 O 2 mols/min de H 2 1 mols/min de O 2 n mols/min de H 2 4 mols/min de O 2 n = 2 x 4 n = 8 mols / min 2 2 1
  • 11. 03) (FMIt - MG) Numa reação completa de combustão, foi consumido, em 5 min, 0,25 mol de metano, que foi transformado em CO 2 e H 2 O. A velocidade da reação será: a) 0,80 mol/min. b) 0,40 mol/min. c) 0,05 mol/min. d) 0,60 mol/min. e) 0,30 mol/min. V m = 0,25 mol 5 min = 0,05 mol / min V m
  • 12. 04) (Mack – SP) Numa certa experiência, a síntese do cloreto de hidrogênio ocorre com um consumo de 3,0 mol de H 2(g) por minuto. A velocidade de formação do cloreto de hidrogênio é igual a: Dado: H 2 (g) + Cl 2 (g)  2 HCl (g)
    • ao dobro da do consumo de gás cloro.
    • a 3,0 mol / minuto.
    • a 2,0 mol / minuto.
    • a 1,0 mol / minuto.
    • a 1,5 mol / minuto.
    Ex. 01 Pag. 38 1 H 2 (g) + 1 Cl 2 (g)  2 HCl (g) Produz o DOBRO do consumo de gás cloro
  • 13. Ex. 05 Pag. 38 05) (Ufscar – SP) Para a reação A + 2 B  C, com concentrações iniciais de A e B iguais a 8,5 molar e 15 molar, respectivamente, colheram-se os seguintes dados em laboratório: tempo (h) 0 1,0 2,0 3,0 4,0 [C] 0 3,0 4,5 5,0 5,5 Calcule: a) A velocidade média da reação no intervalo de tempo de 1h e 3h. a) A concentração de A no tempo de 4h v = 5,0 – 3,0 3 – 1 = 2,0 2 = 1 mol/L x h Em 4 h são produzidos 5,5 mol/L de C, que tem a mesma velocidade de consumo de A, 5,5 mol/L Em 4 h restarão 8,5 – 5,5 = 3,0 mol/L
  • 14. Ex. 07 Pag. 38 06) (Unisinos – RS) A combustão completa do etanol ocorre pela equação C 2 H 6 O + 3 O 2  2 CO 2 + 3 H 2 O. Considerando que em 1 h de reação foram produzidos 2640g de gás carbônico, você conclui que a velocidade da reação, expressa em nº de mols de etanol consumido por minuto, é igual a:
    • 0,5 mol/min.
    • 1,0 mol/min.
    • c) 23 mol/min.
    • d) 46 mol/min.
    • e) 69 mol/min.
    = 60 mols/h n = 2640 44 1 C 2 H 6 O + 3 O 2  2 CO 2 + 3 H 2 O n = 60 mols / 60 min n = 1 mol / min n = 0,5 mol / min
  • 15. FATORES QUE INFLUEM NA VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO Para compreendermos os fatores que alteram a velocidade de uma reação devemos conhecer a TEORIA DAS COLISÕES
  • 16. energia suficiente e orientação adequada COLISÃO EFETIVA H 2 I 2 + 2 HI
  • 17. energia insuficiente COLISÃO NÃO EFETIVA H 2 I 2 + H 2 I 2 +
  • 18. orientação inadequada COLISÃO NÃO EFETIVA H 2 I 2 + H 2 I 2 +
  • 19. I. Da freqüência das colisões. II. Da energia das colisões. III. Da orientação das moléculas nas colisões . De acordo com a teoria das colisões pode-se afirmar que a velocidade de uma reação depende:
  • 20. A freqüência e a energia das colisões são afetadas pelos fatores: Estado particular em que se encontram os reagentes Temperatura em que se realiza a experiência Eletricidade
  • 21. Luz Pressão Concentração dos reagentes Catalisadores
  • 22. Estado particular dos reagentes No que se refere ao estado físico dos reagentes Os gases reagem melhor que os líquidos, e estes melhor que os sólidos No que se refere aos sólidos: Quanto mais pulverizados estiverem os reagentes, mais rápida é a reação
  • 23. Temperatura em que se realiza a experiência Um aumento da temperatura aumenta a freqüência e a energia das colisões entre os reagentes, como conseqüência, o número de colisões efetivas e a velocidade da reação aumentam
  • 24. Para que as moléculas quebrem suas ligações iniciais e formem novas substâncias é necessária uma energia mínima denominada de ENERGIA DE ATIVAÇÃO (Ea)
  • 25. caminho da reação energia ( kcal ) + 10 + 15 + 50 E a = + 40 kcal
  • 26. A energia elétrica pode ser usada para aumentar a energia cinética das moléculas e, em função disto aumentar a velocidade da reação É o que ocorre nos motores dos automóveis onde a faísca elétrica provoca a combustão da gasolina ELETRICIDADE
  • 27. LUZ A luz provoca algumas reações denominadas de REAÇÕES FOTOQUÍMICAS As principais são: Fotossíntese Decomposição da água oxigenada em água e oxigênio
  • 28. CATALISADORES É uma substância que diminui a energia de ativação de uma reação aumentando assim a sua velocidade Os catalisadores não são consumidos durante a reação Os catalisadores não alteram a variação de entalpia da reação
  • 29. caminho da reação energia ( kcal ) + 10 + 15 E a = + 40 kcal sem catalisador + 50 + 30 E a = + 20 kcal com catalisador
  • 30. 01) A velocidade de uma reação química depende:
    • Do número de colisões entre moléculas na
    • unidade de tempo.
    • Da energia cinética das moléculas envolvidas
    • na reação.
    III. Da orientação das moléculas. Estão corretas as alternativas: a) I, II e III. b) somente I. c) somente II. d) somente I e II. e) somente I e III. V V V
  • 31. 02) O carvão é combustível constituído de uma mistura de compostos ricos em carbono. A situação do combustível, do comburente e a temperatura utilizada favorecerão a combustão do carbono com maior velocidade, é, na ordem: a) carvão em pedaços, ar atmosférico, 0°C. b) carvão pulverizado, ar atmosférico, 30°C. c) carvão em pedaços, oxigênio puro, 20°C. d) carvão pulverizado, oxigênio puro, 100°C. e) carvão em pedaços, oxigênio líquido, 50°C.
  • 32. CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES Um aumento da concentração dos reagentes numa solução acarretará no aumento do número de colisões e, em conseqüência, um aumento da velocidade da reação
  • 33. Para uma reação genérica: a A + b B  Produtos A velocidade da reação é dada pela expressão: Onde os valores de “ x ” e “ y ” são determinados experimentalmente Esta equação é conhecida pelo nome de LEI DA VELOCIDADE v = k [ A ] [ B ] x y
  • 34. Para as reações ELEMENTARES os valores dos expoentes são iguais aos coeficientes das substâncias na equação química 2 NO (g) + H 2 (g)  N 2 O (g) + H 2 O (g) v = k [ NO ] [ H 2 ] 2 Para a reação: A lei da velocidade é :
  • 35. Se uma reação ocorrer em várias etapas sua velocidade é dada pela ETAPA MAIS LENTA A + A  A 2 ( etapa lenta ) A 2 + B  A 2 B ( etapa rápida ) 2 A + B  A 2 B ( reação global ) v = k [ A ] 2 A lei da velocidade é:
  • 36. 01) A reação A + 2 B  P se processa em uma única etapa. Qual a velocidade desta reação quando K = 0,3 L/mol . min, [A] = 2,0 M e [B] = 3,0 M ? a) 5,4. b) 4,5. c) 1,8. d) 18,0. e) 54. v = k [ A ] [ B ] 2 k = 0,3 L / mol . min [ A ] = 2,0 M [ B ] = 3,0 M = 0,3 x 2 x 3 2 = 0,3 x 2 x 9 v = 5,4
  • 37. 02) (Unip-SP) A poluição é uma das causas da destruição da camada de ozônio. Uma das reações que podem ocorrer no ar poluído é a reação do dióxido de nitrogênio com o ozônio: 2 NO 2 (g) + O 3 (g)  N 2 O 5 (g) + O 2 (g) Essa reação ocorre em duas etapas: I. NO 2 (g) + O 3 (g)  NO 3 (g) + O 2 (g) (lenta) II. NO 3 (g) + NO (g)  N 2 O 5 (g) (rápida) Assinale a lei de velocidade para essa reação:
    • v = k [NO 2 ] [O 3 ]
    • v = k [NO 2 ] [O 3 ]
    • v = k [NO 3 ] [NO 2 ]
    • v = k [NO 2 ] [O 3 ] + k’ [NO 3 ] [NO 2 ]
    • v = k [NO 2 ]
    2 2 Pág. 45 Ex. 11
  • 38. 03) Na decomposição térmica da amônia expressa pela equação: 2 NH 3 (g)  N 2 (g) + 3 H 2 (g) Duplicando-se a concentração molar de NH 3 , a velocidade da reação ficará: a) inalterada. b) duas vezes maior. c) três vezes maior. d) quatro vezes maior. e) seis vezes maior. v = k [ NH 3 ] 2 [ NH 3 ] = x mol /L v = k x 2 [ NH 3 ] = 2x mol /L v’ = k ( 2x ) 2 v’ = k x 4 2 v’ = 4 v
  • 39. 04) Unisinos-RS) Na Química ambiental, que procura, entre outras coisas, avaliar formas de atenuar a emissão de substâncias gasosas que depreciam a qualidade do ar; a reação entre os gases monóxido de carbono e oxigênio, para produzir dióxido de carbono, tem grande importância. A equação representativa dessa reação é: 2 CO (g) + O 2 (g) 2 CO 2 (g) v 1 v 2 Quando se duplicarem, simultaneamente, as concentrações molares de CO e O 2 , efetuando a reação em sistema fechado, por quantas vezes ficará multiplicada a velocidade da reação “v”?
    • 2.
    • 4.
    • 8.
    • 16.
    • 32.
    Pág. 45 Ex. 10 v = k [CO] [O 2 ] 2 [CO 2 ] = x mol/L [O 2 ] = y mol/L 2 v = k x y [CO 2 ] = 2x mol/L [O 2 ] = 2y mol/L 2 v’ = k (2x) (2y) 2 v’ = 8 v k x y
  • 40. 05) A tabela abaixo apresenta os valores das velocidades de reação e as correspondentes concentrações em mol / L dos reagentes em idênticas condições, para o processo químico representado pela equação: 3 X + 2 Y  Z + 5 W velocidade [ X ] [ Y ] 10 10 10 10 10 40 40 20 5 Qual a equação de velocidade desse processo? v = k [ X ] [ Y ] b x a 1 2 3 1 2 = 10 40 k k x x x 10 5 b a b a 10 10 x 2 3 = 40 40 k k x x x 10 10 b 2 b 2 20 10 4 = 2 a = 2 a 2 2 a = 2 1 = 2 b = 2 b 2 0 b = 0 v = k [ X ] [ Y ] 0 2 ou v = k [ X ] 2 Pág. 44 Ex. 08
  • 41. 06) (Urca-CE) Dada a seguinte reação genérica “2 A + B  C” e o quadro cinético abaixo: É correto afirmar:
    • é uma reação elementar.
    • a ordem global da reação é 2.
    • a lei de velocidade é v = k[A] 2 [B].
    • a constante de velocidade é igual a 1.
    • a lei de velocidade é v = k[A][B] 2 .
    v = k [A] [B] x y = 2 1 1,80 0,20 k . (0,42) (0,63) x y k . (0,42) (0,21) x y 9 = 3 y y = 2 = 3 1 0,40 0,20 k . (0,84) (0,21) x y k . (0,42) (0,21) x y 2 = 2 x x = 1 v = k [A] [B] 2 0,40 0,21 0,84 III 1,80 0,63 0,42 II 0,20 0,21 0,42 I Velocidade (mol/L.s) [B] mol/L [A] mol/L Experiência