CINÉTICA QUÍMICA

Estuda a velocidade e os fatores que interferem na velocidade de uma reação.

Velocidade de reação é a medida da rapidez com que são consumidos os reagentes e são formados os produtos.

Há reações lentas, rápidas e reações instantâneas.

Reação lenta: reação de um pedaço de ferro com o ar atmosférico (formação da ferrugem).

Reação rápida: reação de combustão da gasolina.

Reação instantânea: reação do gás hidrogênio com o gás oxigênio na presença de uma faísca.

Em uma reação genérica: c C + b B  a A

Durante uma reação, a concentração dos reagentes vai diminuindo e a concentração dos produtos vai aumentando.

VELOCIDADE MÉDIA (V_m)

A velocidade média pode ser determinada em relação aos reagentes ou produtos de uma reação e obedece a uma proporção estequiométrica.

V_m = onde Δ[ ] = variação de concentração molar ΔT = variação de tempo

EXEMPLO: a A   + b B    cC     + dD

             V_ma    V_mB     V_mC     V_mD

V_{m REAÇÃO} = V_{mA /a} = V_{mB /b =} V_{mC /c =} V_{mD /d}

Fatores que interferem na velocidade de reação:

Temperatura: O aumento da temperatura aumenta a energia cinética das moléculas, aumentando as colisões efetivas e a velocidade da reação.

Superfície de contato: Quanto maior a superfície de contato, maior será a velocidade de reação.

Exemplo: zinco em pó reage mais rapidamente (facilmente) que uma barra de zinco.

Concentração dos reagentes: Quanto maior a concentração, maior a quantidade de soluto, maior o número de colisões efetivas, maior o número de ligações quebradas e maior a velocidade de reação.

Catalisador: Acelera uma reação porque diminui a energia de ativação.

CONDIÇÕES DE OCORRÊNCIA DE UMA REAÇÃO

Afinidade entre os reagentes: não pode ser medida com exatidão.

Contato entre os reagentes: é o fato mais evidente para que ocorra uma reação química.

Energia de ativação (E_a): é a quantidade mínima de energia, dada aos reagentes para dar início a uma reação química. Quanto menor a energia de ativação ( E_a), maior será a velocidade da reação.

Colisões efetivas ou eficazes: são aquelas que ocorrem com uma geometria favorável. Quanto maior o número de colisões efetivas, maior será a velocidade de reação.

Complexo ativado ( C_a ): é o estado intermediário entre os reagentes e produtos, onde nos reagentes as ligações são quebradas e nos produtos as ligações são formadas.

d = Variação de entalpia (ΔH ).

b = Energia de ativação na presença de catalisador.

a = Energia de ativação sem catalisador.

c = abaixamento provocado pela ação do catalisador.

1- Complexo ativado da reação sem catalisador.

2- Complexo ativado com catalisador.

LEI OU EQUAÇÃO DA VELOCIDADE

A velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações molares dos reagentes, elevadas a um expoente determinado experimentalmente.

Nas reações elementares ( ocorrem em uma única etapa ) o expoente é o próprio coeficiente.

Exemplo: N₂(g) + 3 H₂(g)  2 NH₃(g)

V = k [N₂]¹[H₂]³

V = velocidade.

K = Constante de velocidade (depende da temperatura).

[ ] = Concentração molar dos reagentes.

1 e 3 = Expoentes quando a reação for elementar.

ORDEM DA REAÇÃO

A reação é de ordem 1 em relação ao N₂.

A reação é de ordem 3 em relação ao H₂

A ordem da reação é igual a 4

DICAS PARA RESOLUÇÃO DE QUESTÕES DE CINÉTICA QUÍMICA

1- A velocidade da reação sempre será medida em função da etapa lenta ( vem indicando lenta ou o valor da velocidade ).

2- No início ( t = 0 ) a concentração dos reagentes é máxima e a dos produtos é mínima ( zero ).

3- Durante a reação, a concentração dos reagentes vai diminuindo e a concentração dos produtos vai aumentando.

4- Quanto menor a energia de ativação, maior a velocidade da reação.

5- Para calcular a energia de ativação: E_a = HC_A – H_R

6- O valor de Energia de ativação será positivo, pois a energia de ativação do complexo ativado (HC_A) sempre será maior que o H_R.

7- Catalisador acelera uma reação, porque diminui a energia de ativação. A energia de ativação atua como sendo uma “barreira”, ou seja, quanto menor a barreira, mais rápido é a reação.

8- A reação elementar é aquela que ocorre em uma única etapa, ou seja, temos apenas uma reação.

9- Quando a reação não for elementar, é dada uma tabela onde a reação ocorre em várias etapas, com os valores de concentração e velocidade. Neste tipo de questão não temos os expoentes. Resolva as questões e verifique a resolução comentada no site.

Cuidado!

Nas reações que não são elementares é comum encontrar uma reação devidamente balanceada, porém os expoentes não serão os coeficientes.

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