CINÉTICA QUÍMICA
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Parte da química que
estuda
a rapidez das reações
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:
Alimentos em
panela de pressão
cozinham mais rápidos.
É a maior ou menor rapidez
(velocidade)
com que uma reação ocorre
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 tM
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
A quantidade de
reagente ou produto
medida em mol/L
é representada por [ ]
01) (Covest – 2006) A reação de decomposição da amônia gasosa foi realizada em um recipiente fechado:
2 NH3 N2 + 3 H2
A tabela abaixo indica a variação na concentração de reagente em função do tempo.
Concentração de NH3 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.hb) 2,0 mol / L.h c) 10 km / hd) 1,0 mol / L.he) 2,3 mol / h
Vm =4 mol / L
2 h= 2 mol / L . h
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. H2 + O2 H2O
2 mols/min de H2 1 mols/min de O2
n mols/min de H2 4 mols/min de O2
n = 2 x 4 n = 8 mols / min
2 21
03) (FMIt - MG) Numa reação completa de combustão,
foi consumido, em 5 min, 0,25 mol de metano, que
foi transformado em CO2 e H2O.
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 / minV m
04) (Mack – SP) Numa certa experiência, a síntese do
cloreto de
hidrogênio ocorre com um consumo de 3,0 mol de
H2(g) por
minuto. A velocidade de formação do cloreto de
hidrogênio é
igual a:
Dado: H2 (g) + Cl2 (g) 2 HCl
(g)a) ao dobro da do consumo de gás
cloro.
b) a 3,0 mol / minuto.
c) a 2,0 mol / minuto.
d) a 1,0 mol / minuto.
e) a 1,5 mol / minuto.
Ex. 01Pag. 38
1 H2 (g) + 1 Cl2 (g) 2 HCl
(g)Produz o DOBRO do consumo
de gás cloro
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 5,5Calcule:
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
Ex. 07
Pag. 38
06) (Unisinos – RS) A combustão completa do etanol ocorre
pela
equação C2H6O + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O.
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:
a) 0,5 mol/min.
b) 1,0 mol/min.
c) 23 mol/min.
d) 46 mol/min.
e) 69 mol/min.
= 60 mols/hn =2640
44
1 C2H6O + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O
n = 60 mols / 60 minn = 1 mol / min
n = 0,5 mol / min
Para compreendermos os fatores
que alteram a velocidade
de uma reação devemos conhecer a
TEORIA DAS COLISÕES
energia suficientee
orientação adequadaH2 I2+ 2 HI
energia insuficiente
H2 I2+ H2 I2+
orientaçãoinadequada
H2 I2+ H2 I2+
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:
A freqüência e a energia das
colisões são afetadas pelos
fatores:
No que se refere ao estadofísico 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
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
Para que as moléculas quebrem
suas ligações iniciais e formem
novas substâncias é necessária
uma energia mínima denominada
de
ENERGIA DE ATIVAÇÃO (Ea)
caminho da reação
energia ( kcal )
+ 10
+ 15
+ 50Ea = + 40 kcal
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
A luz provoca algumas reações
denominadas de
REAÇÕES FOTOQUÍMICAS
As principais são:
Fotossíntese
Decomposição da água
oxigenada
em água e oxigênio
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
caminho da reação
energia ( kcal )
+ 10
+ 15
Ea = + 40 kcalsem catalisador+ 50
+ 30 Ea = + 20 kcalcom catalisador
01) A velocidade de uma reação química depende:
I. Do número de colisões entre moléculas na unidade de tempo.
II. 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
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.
Um aumento da concentração
dos reagentes numa solução
acarretará no aumento do número de
colisões e,
em conseqüência,
um aumento da velocidade da reação
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
Para as reações ELEMENTARES
os valores dos expoentes
são iguais aos coeficientes das substâncias
na equação química
2 NO (g) + H2 (g) N2O (g) + H2O (g)
v = k [ NO ] [ H2 ]2
Para a reação:
A lei da velocidade é:
Se uma reação ocorrer em
várias etapas
sua velocidade é dada pela
ETAPA MAIS LENTA
A + A A2 ( etapa lenta )
A2 + B A2B ( etapa rápida )
2 A + B A2B ( reação global )
v = k [ A ] 2A lei da velocidade é:
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
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 NO2 (g) + O3 (g) N2O5 (g) + O2 (g)
Essa reação ocorre em duas etapas:
I. NO2 (g) + O3 (g) NO3 (g) + O2 (g) (lenta)
II. NO3 (g) + NO (g) N2O5 (g) (rápida)
Assinale a lei de velocidade para essa reação:
a) v = k [NO2] [O3]
b) v = k [NO2] [O3]
c) v = k [NO3] [NO2]
d) v = k [NO2] [O3] + k’ [NO3] [NO2]
e) v = k [NO2]2
2
Pág. 45Ex. 11
03) Na decomposição térmica da amônia expressa
pela equação: 2 NH3 (g) N2 (g) + 3 H2 (g)
Duplicando-se a concentração molar de NH3, 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 [ NH3 ] 2
[ NH3 ] = x mol /L
v = k x2
[ NH3 ] = 2x mol /L
v’ = k ( 2x ) 2
v’ = k x4 2
v’ = 4 v
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) + O2 (g) 2 CO2 (g)v1
v2
Quando se duplicarem, simultaneamente, as concentrações molares
de CO e O2, efetuando a reação em sistema fechado, por quantas
vezes ficará multiplicada a velocidade da reação “v”?
a) 2.
b) 4.
c) 8.
d) 16.
e) 32.
Pág. 45Ex. 10
v = k [CO] [O2]2
[CO2] = x mol/L
[O2] = y mol/L
2v = k x y
[CO2] = 2x mol/L
[O2] = 2y mol/L
2v’ = k (2x) (2y)
2v’ = 8 vk x y
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
1040
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
xx
10
5
b
a b
a10
10
x
2
3
=40
40
k
k x
xx
10
10
b
2 b
220
10
4 = 2a
= 2a
22
a = 2
1 = 2b
= 2b
20
b = 0
v = k [ X ] [ Y ]02
ou v = k [ X ]2
Pág. 44Ex. 08
06) (Urca-CE) Dada a seguinte reação genérica “2 A + B C” e o quadro
cinético abaixo:Experiência [A] mol/L [B] mol/L Velocidade (mol/L.s)
I 0,42 0,21 0,20
II 0,42 0,63 1,80
III 0,84 0,21 0,40
É correto afirmar:
a) é uma reação elementar.
b) a ordem global da reação é 2.
c) a lei de velocidade é v = k[A]2[B].
d) a constante de velocidade é igual a 1.
e) 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
yy = 2
=3
1
0,40
0,20
k . (0,84) (0,21)x y
k . (0,42) (0,21)x y 2 = 2
xx = 1
v = k [A] [B]2