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Aula 14 Cintica Qumica

Cintica qumica a parte da fsico-qumica que estuda a velocidade(rapidez) de uma reao qumica, bem como quais fatores que a influenciam.

No nosso dia-a-dia em vrios momentos manipulamos a velocidade dasreaes, quando voc guarda os alimentos na geladeira o objetivo retardarsua decomposio, quando ao cozinhar batatas voc aumenta o fogo o objetivo acelerar seu cozimento. Nesse captulo o objetivo que voc entenda osporqus desses fenmenos.

Durante uma reao genrica A + B C + D os reagentes A e B iro serconsumidos enquanto que os produtos C e D sero produzidos (formados),para calcular a velocidade mdia s fazer a relao entre a quantidade queser consumida ou produzida em um determinado intervalo de tempo.

Velocidade Mdia em funo das substnciasVm = D quantidade

D tempo

obs.: a variao da quantidade dever ser sempre um valor positivo, entoela dever ser em mdulo. No existe uma obrigatoriedade com relao asunidades, usamos as que nos so fornecidas, e s efetuaremos algumamudana quando pedido.

Os valores de quantidade e do tempo podem ser fornecidos em tabelasou em grficos.Quando voc estiver observando o grfico importante identificar as

curvas dos reagentes e as dos produtos.

Quantidade

Produto

Reagente

Tempo

Condies necessrias para ocorrer uma reaoPara continuarmos nossos estudos sobre cintica, dever entender como

ocorre uma reao, para que possamos manipul-la.

Existem duas condies fundamentais para que ocorra uma reao:- os reagentes devem estar em contato- os reagentes devem ter afinidade qumica

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Estando afim e em contato como ocorre a reao?Por exemplo, sabemos que H2 reage com I2 formando HI, agora como

ocorre essa transformao; existe uma teoria que a TEORIA DAS COLISES.No qualquer choque que far a reao ocorrer, precisamos de um

choque efetivo, que um choque bem orientado e com energia suficiente para

romper as ligaes antigas.

Choque efetivo

S a orientao adequada no o suficiente para que a coliso gere os

produtos, s vezes a energia no suficiente; por exemplo, ao colocarmoscarvo na churrasqueira ele no comea sua combusto de maneiraespontnea, o carvo est em contato com o oxignio do ar, mas as colisesno tem a energia necessria, por isso colocamos o lcool que ao queimarlibera energia que ser absorvida pelo carvo, s ento iniciar a queima docarvo.

Essa energia mnima necessria para que a coliso entre as partculasdos reagentes (feita numa orientao adequada) seja efetiva gerando osprodutos, chamada ENERGIA DE ATIVAO.

Recapitulando, partculas com afinidade, estando em contato comeam acolidir, colises bem orientadas e com energia suficiente para formar o quechamamos de complexo ativado.

Complexo ativado de uma reao uma estrutura intermediria einstvel, ir ser formado no momento do choque efetivo.

H H H H H H+ +

Cl Cl Cl Cl Cl Cl

reagentes complexo ativado produtos

Estudo grfico da energia de ativao

Independentemente de a reao ser exotrmica ou endotrmica, osreagentes sempre iro necessitar de uma energia de ativao para atingir ocomplexo ativado.

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exemplo para uma reao endotrmica

Energia de ativao x Velocidade da reao

A energia de ativao o obstculo a ser transposto pelos reagentespara se transformarem em produtos, quanto menor a energia de ativao a seradquirida, mais facilmente os reagentes iro transpor esse obstculo, e maisrapidamente a reao ir ocorrer.

Fatores que influem na velocidade

- Natureza dos reagentesQuanto maior o nmero de ligaes a serem rompidas nos reagentes equanto mais fortes essas ligaes, mais lenta ser a reao.

- Superfcie de contatoQuanto maior a superfcie de contato entre os reagentes, maior aprobabilidade de um choque efetivo, maior a velocidade da reao.

- TemperaturaQuanto maior a temperatura maior a energia cintica das partculas,maior a probabilidade de choque, maior a velocidade da reao.

- PressoO efeito da presso considervel quando trabalhamos com gases.Quanto maior a presso, menor o volume, maior a probabilidade dechoque, maior a velocidade da reao.

- Concentrao dos reagentesQuanto maior a concentrao dos reagentes, maior o nmero departculas por unidade de volume, maior a probabilidade de choquemaior a velocidade da reao.

- LuzPara as reaes fotoqumicas a luz importante, fornecendo energianecessria para a reao ocorrer. Como na fotossntese e em chapasfotogrficas.

- Catalisador e Inibidor

Quanto menor a energia de ativao, maior avelocidade da reao e vice-versa.

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Os catalisadores so substncias que aumentam a velocidade dasreaes pois diminuem a energia de ativao, criando um novo caminhopara a reao, o catalisador no consumido durante a reao, sendorecuperado ao final.

Obs.: o inibidor o oposto do catalisador, diminuem a velocidade da reaoporque aumenta a energia de ativao.

Exerccios

1)(fuvest) NaHSO4 + CH3COONa CHCOOH+ Na2SO4

A reao representada pela equao acima realizada segundo doisprocedimentos:

I. Triturando reagentes slidos.II. Misturando solues aquosas concentradas

dos reagentes.

Utilizando mesma quantidade de NaHSO4 e mesma quantidade de CH3COONanesses procedimentos, mesma temperatura, a formao do cido actico:a) mais rpida em II porque em soluo a frequncia de colises entre osreagentes maior.b) mais rpida em I porque no estado slido a concentrao dos reagentes

maior.c) ocorre em I e II com igual velocidade porque os reagentes so os mesmos.d) mais rpida em I porque o cido actico liberado na forma de vapor.e) mais rpida em II porque o cido actico se dissolve na gua.

2)(fuvest) Hidrognio reage com quase todos os elementos. Sua reao comnitrognio produz amnia (NH3). Industrialmente essa reao realizada napresena de um catalisador.a) Explique para que serve o catalisador.b) Calcule a porcentagem em massa de hidrognio na amnia.

Massas molaresH = 1,0 g/mol

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N = 14,0 g/mol

3)(fuvest) Para remover uma mancha de um prato de porcelana fez-se oseguinte: cobriu-se a mancha com meio copo de gua fria, adicionaram-sealgumas gotas de vinagre e deixou-se por uma noite. No dia seguinte a

mancha havia clareado levemente.Usando apenas gua e vinagre, sugira duas alteraes no procedimento, de talmodo que a remoo da mancha possa ocorrer em menor tempo. Justifiquecada uma das alteraes propostas.

4)(vunesp) Explique os seguintes fatos experimentais:a) Limalha de ferro dissolve-se mais rapidamente em cido clordrico se amistura for submetida agitao.

b) A hidrlise alcalina de acetato de etila mais rpida a 90C de que a

temperatura ambiente.5)(cesgranrio) Dado o diagrama de entalpia para a reao X+YZ a seguir, aenergia de ativao para a reao inversa Z X+Y :

a) 60 kcal.

b) 35 kcal.

c) 25 kcal.d) 10 kcal.

e) 0 kcal.

6)(ufpe) O grfico a seguir representa a variao de concentrao das espciesA, B e C com o tempo:

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Qual das alternativas a seguir contm a equao qumica que melhor descrevea reao representada pelo grfico?

a) 2A + B C

b) A 2B + C

c) B + 2C A

d) 2B + C A

e) B + C A

7)(unirio) O grfico a seguir refere-se ao diagrama energtico de uma reao

qumica (reagentes

produtos), onde se vem destacados dois caminhos dereao:

Aps uma analise das entalpias dos reagentes, dos produtos e dos valores a,b, c e d, podemos afirmar que:

a) reao endotrmica e a presena do catalisador diminuiu o DH de a parab.

b) reao endotrmica e a representa oD

H com a presena do catalisador.

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c) reao exotrmica e a energia de ativao, sem a presena do catalisador, representada por c.

d) presena do catalisador diminuiu o DH da reao representada por c.

e) presena do catalisador diminuiu a energia de ativao de a para b emantm constante o DH da reao representada por d.

8)A formao do dixido de carbono (CO2) pode ser representada pela equao

C(s) + O2(g) CO2(g).

Se a velocidade de formao do CO 2 for de 4mol/minuto, o consumo deoxignio, em mol/minuto, ser:

a) 8

b) 16

c) 2

d) 12

e) 4

9)(Ufrs) Aumentando-se a temperatura de realizao de uma reao qumicaendotrmica observa-se que ocorre

I - diminuio na sua velocidade, pois diminui a energia de ativao.

II - aumento de sua velocidade, pois diminui a sua energia de ativao.

III - aumento de sua velocidade, pois aumenta o nmero de molculas comenergia maior que a energia de ativao.

Quais so corretas?

a) Apenas I.

b) Apenas II.

c) Apenas III.

d) Apenas I e II.

e) Apenas II e III.

10)(puc) No laboratrio, o hidrognio pode ser preparado pela reao de zincocom soluo de cido clordrico.

Observe as condies especificadas nas experincias a seguir.

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A velocidade da reao maior em

a) I

b) II

c) III

d) IV

e) V

11)(Fatec) O aumento da temperatura provoca o aumento da rapidez dastransformaes qumicas.

Assinale a alternativa que mostra o grfico obtido quando se representa otempo necessrio para que uma transformao qumica se complete, emfuno da temperatura.

Respostas

1) a2) a)diminui a energia de ativao e aumenta a velocidade da reao

b) 17,6% H

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3) Adicionar mais vinagre ou aumentar a temperatura ou agitar o sistema.4) a) Aumenta o nmero de choques efetivos, aumentando a velocidade da

reao.

b) Aumenta a energia cintica das partculas, aumentando a velocidadeda reao.

5) a6) c7) e8) e9) c10) c11) a