Vivemos num mundo reações químicas. Os processos que nos manter vivos, como a respiração e o metabolismo, envolvem essas transformações. Os

automóveis são movidos pela reação de queima da gasolina, do álcool ou de outro combustível. A corrosão do ferro, em que há formação de ferrugem, também uma reação muito frequente.

Cada tipo de reação ocorre numa certa velocidade, gastando certo tempo para se completar. Há reações que são muito rápidas e ocorrem em frações de segundos, como as explosões, enquanto outras são muito lentas, às vezes demoram séculos como a formação do petróleo.

Estuda ainda a possibilidade de controlar essa velocidade, tornando as reações mais rápidas ou mais lentas. Com a finalidade de caracterizar a lentidão ou a rapidez com que as reações ocorrem, foi introduzida a grandeza velocidade de reação. Para medi-la, determina-se a quantidade de reagentes que é consumida, ou a quantidade de produtos formada, em certo intervalo de tempo

V m=∆Q∆ t

Onde:Vm = Velocidade de media de um participante da reação;∆Q = Variação da quantidade de um participante;∆t = Variação de tempo.

Observe que a quantidade de reagentes vai diminuindo com o tempo, logo a quantidade deles se torna negativa com o tempo, o que tornaria o quociente do calculo negativo, para se evitar isso, utiliza-se o modulo do número, com isso a formula correta da velocidade seria:

V m=[∆ Q ]

∆ t

Para obtermos o resultado que expresse a velocidade da reação, convencionou-se dividir cada um desses valores pelo coeficiente estequiométrico da substância na equação química considerada. Considerando uma reação química qualquer, teríamos:

aA + bB → cC + dD

V m=V A

a=

V B

b=

V C

c=

V D

d

VAMOS RESOLVER01. A combustão completa do propano (C3H8), feita em determinar condições, consumiu 2,24 L de propano em 10 min, nas CNTP. Dados: H =1, O =16, C =12.

C3 H 8+5 O2→ 3 CO2+4 H 2 O

Calcule a partir desse dado:a) a velocidade de consumo de oxigênio em mol/min;b) a velocidade de formação de gás carbônico L/min;c) a velocidade de formação da água em g/min;d) a velocidade da reação em mol/L.s

Como as reações químicas ocorrem?Para que as substâncias reajam quimicamente, são

necessárias duas condições fundamentais:a) Contato entre os reagentes – É fundamental que as espécie reagentes sejam colocadas em contato para que as partículas que formam seus aglomerados possam colidir umas com as outras. Dessa forma, há o rompimento de ligações dos reagentes e formação de novas de ligações nos produtos.b) Possibilidade de reação – Além do contato das espécies reagentes, é necessário que elas tenham possibilidade de reagente entre si, há algumas reações que só ocorrem mediante a ajuda de alguns fatores externos.

Gráfico de da velocidade de uma ReaçãoNo inicio de uma reação química, a quantidade de

reagentes é máxima e a de produtos é zero. À medida que a reação ocorre podemos dizer que a quantidade de produtos aumenta, enquanto a de reagentes diminui.

Expressando esse fato em um gráfico de quantidade (concentração em mol/L) de reagentes e

QUÍMICA

Prof. Elio Ferreira

Aula 07 – Cinética Química

Cinética Química é a parte da química que estuda velocidade das reações químicas os fatores que influenciam essa velocidade, com base no mecanismo das reações.

produtos, em função do tempo, obteremos a seguinte curva:

Se fizermos um gráfico de velocidade em função do tempo para uma reação genérica, obteremos a curva:

Teoria das colisõesTrata-se de um modelo que explica

satisfatoriamente os fatores que influenciem na rapidez das reações.

Uma reação química ocorre através das colisões entre as substâncias reagentes. Mas essa colisão não pode ser um simples contato entre as moléculas. Para

garantir a ocorrência da reação, temos que ter a colisão eficaz ou efetiva, entre os reagentes.

Teoria do Estado de Transição

Segundo ela, as colisões poderão resultar na formação de um intermediário (complexo ativado), em que todas as partículas das substâncias reagentes estão agregadas, portanto, muito instável e muito energético.

Uma vez formado o complexo ativado, este poderá voltar à forma os reagentes (reação não ocorre) ou então passa a formar os produtos (reação acontece).

Energia de AtivaçãoConceito » é a menor quantidade de energia necessária que deve ser fornecida aos reagentes para a formação do complexo ativado e, conseqüentemente, para a ocorrência da reação.

Como já vimos, para que uma reação química ocorra é necessário haver ruptura nos aglomerados das substâncias reagentes e formação de novas ligações. Colisões com baixas energias não conseguem romper as ligações entre os átomos. Assim, é necessário que uma fração das moléculas presentes no sistema possua uma energia mínima para que, quando houver colisão, possa formar-se uma substância intermediaria entre os reagentes e os produtos (complexo ativado). Essa energia é chamada de energia limiar.

As reações que possuem uma energia de ativação menor ocorrem mais rapidamente. Quanto maior a energia de ativação, mais lenta é a reação.

A energia de ativação (Ea) é sempre igual à diferença entre a energia dos reagentes e a do complexo ativado, ou seja

E. A = C.A – HR

Para se calcular o ∆H, segue-se a mesma regra que a vista em Termoquímica, ou seja:

∆H = HP - HR

a) Reação Exotérmica (libera energia):

Observe que a energia dos reagentes é maior que a energia dos produtos (Hr > Hp), logo trata-se de uma reação exotérmica.

b) Reação Endotérmica (absorve energia):

Observe que a energia dos reagentes é menor que a energia dos produtos (Hr < Hp), logo trata-se de uma reação endotérmica.

Fatores que influenciam a velocidade de uma reação01. Temperatura: Todo aumento de temperatura provoca o aumento da energia cinética média das moléculas, fazendo com que aumente o número de colisões eficazes e, portanto, aumentando a velocidade da reação.02. Superfície de contato dos reagentes: Quanto maior a superfície do reagente sólido, maior o número de colisões entre as partículas dos reagentes é maior a velocidade da reação. Uma reação que ocorre com a presença de pelo menos um reagente sólido, quanto mais finamente dividido este sólido, maior será a superfície de contato entre os reagentes.03. Concentração dos reagentes: Aumentando a concentração dos reagentes, aumenta o número de colisões entre as moléculas dos reagentes e, portanto, aumenta a velocidade da reação.

VAMOS RESOLVER02. Considere o gráfico abaixo:

a) Qual a energia do complexo ativado?b) Qual a energia de ativação?c) Qual a energia dos produtos e dos reagentes?d) A energia é liberada ou absorvida?

A TEORIA NA PRÁTICA______________________01. (PUC-SP) Em determinada experiência, a reação de formação de água está ocorrendo com o consumo de 4 mol de oxigênio por minuto. Conseqüentemente, a velocidade de consumo de hidrogênio é de:a) 2 mol/min. b) 4 mol/min.c) 8 mol/min. d) 12 mol/min.e) 16 mol/min.

02. Uma solução aquosa de peróxido de hidrogênio (H2O2), de concentração 0,1 mol/L, decompõe-se quando em solução alcalina, a 20°C, segundo a equação.

H 2 O2(aq)→ H 2 O(l)+12

O2( g)

O acompanhamento da velocidade de decomposição do peróxido de hidrogênio nessas condições é representado pelo gráfico.Em um segundo experimento, o acompanhamento cinético da decomposição do H2O2, nas mesmas condições de pH, resultou no seguinte gráfico.

Analisando os dois gráficos, pode-se afirmar, a respeito da concentração inicial de H2O2 e da temperatura no segundo experimento quea) [H2O2]inicial = 0,1 mol/L e T = 20 °C.b) [H2O2]inicial = 0,2 mol/L e T > 20 °Cc) [H2O2]inicial = 0,2 mol/L e T = 20 °Cd) [H2O2]inicial = 0,2 mol/L e T < 20 °Ce) [H2O2]inicial = 0,3 mol/L e T > 20 °C