cinética química aula 02
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CINÉTICA QUÍMICA
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1. CONDIÇÕES NECESSÁRIAS
Há duas condições que são fundamentais (embora não sejam suficientes) para que uma reação química possa ocorrer:
• Os reagentes devem entrar em contato.• Deve haver afinidade química entre os reagentes.
Assim, se colocarmos em contato água, H2O(l), e monóxido de carbono, CO(g), não haverá reação, pois não há afinidade química entre essas substâncias.
H2O(l) + CO(g) não há reação
No entanto, se colocarmos em contato gás cloro, Cl2(g), e gás hidrogênio, H2(g), pode haver reação, pois há afinidade química entre essas substâncias. A realização ou não de reação química, nesse caso, passa a depender de duas outras condições, ditas acessórias:
•As partículas (moléculas, íons) dos reagentes devem colidir entre si.•A colisão entre as partículas dos reagentes deve ocorrer numa
orientação favorável, com energia suficiente para romper as ligações existentes nos reagentes.
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2. COLISÃO FAVORÁVEL
Considere, por exemplo, a reação entre gás hidrogênio e gás iodo, utilizando o modelo atômico de Dalton.
H2 + I2 2 HI
eficaz
Não eficazI2 + H2
HI + HI
I2 H2
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Colisão Desfavorável
Colisão Desfavorável
Para que as moléculas de H2 e I2 possam efetivamente reagir produzindo HI, elas devem colidir com energia suficiente e numa orientação favorável.
Colisão favorável
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3. ENERGIA DE ATIVAÇÃO
Não basta, porém, que a colisão entre as partículas dos reagentes ocorra numa orientação favorável para que ocorra reação, isto é, para que as ligações entre os reagentes sejam rompidas e novas ligações sejam formadas, dando origem aos produtos.
Para que a colisão seja efetiva, também é necessário que os reagentes adquiram uma quantidade de energia mínima, característica de cada reação, chamada energia de ativação.
Energia de ativação é a quantidade mínima de energia necessária para que a colisão entre as partículas dos
reagentes, feita numa orientação favorável, seja efetiva e, portanto, resulte em reação.
Eativação = Enecessária para que a reação se inicie – Eprópria dos reagentes
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4. COMPLEXO ATIVADO
Quando a colisão entre as partículas dos reagentes ocorre numa orientação favorável e com energia igual ou superior à energia de ativação, forma-se primeiramente uma estrutura instável e intermediária entre os reagentes e os produtos, chamada complexo ativado.
Complexo ativado de uma reação é uma estruturaintermediária e instável entre os reagentes e os
produtos.Exemplo:
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OBSERVAÇÃO: Estudo Gráfico da Eat
Os produtos de uma reação química possuem também um conteúdo energético, o qual se denomina energia própria dos produtos (Epp). Quando o complexo ativado (instável) se rearranja para formar os produtos, ocorre liberação de energia, que pode ser calculada pela diferença: E – Epp.
• Reação exotérmica – E – Epp > Eat
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• Reação endotérmica – E – Epp < Eat
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OBSERVAÇÃO: Eat e a Velocidade
1. A energia de ativação representa um obstáculo na transformação de reagentes em produtos.
•Quanto maior for a energia de ativação a ser adquirida, mais difícil será para os reagentes transpor esse obstáculo, e a reação ocorrerá mais lentamente.
•Por outro lado, quanto menor for a energia de ativação a ser adquirida, mais fácil será para os reagentes transpor esse obstáculo, e a reação ocorrerá mais rapidamente.
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2. Por outro lado, a energia de ativação funciona como uma “barreira de segurança” para muitas reações. Por exemplo, o H2 e o O2 reagem explosivamente resultando em água (2H2 + O2 2H2O). A reação, porém, não começa espontaneamente, porque a barreira representada pela energia de ativação “segura” o início da reação; torna- se então necessária uma chama, uma faísca elétrica, etc. para deflagrar a reação.
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3. Quando temos reações químicas semelhantes, como por exemplo:
Será@ mais rápida aquela que apresentar menor energia de ativação; no caso citado, a mais rápida é a reação entre H2 e F2 (Eat. < E’at.):
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4. INFLUÊNCIAS NA VELOCIDADE
São diversos os fatores que podem influir na velocidade de uma reação química tornando-a mais rápida ou mais lenta.
Entre eles se destacam:
•natureza dos reagentes
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Uma peça de ferro metálico se oxida com relativa facilidade segundo a equação:
4Fe(s) + 3O2(g) 2Fe2O3(s)
Já uma peça de metálica de prata se oxida com muita lentidão:
4Ag(s) + O2(g) 2Ag2O(s)
A que se deve esta diferença de velocidades?
A velocidade de uma reação depende das propriedades específicas e inerentes dos reagentes,
quanto maior reatividade química, maior será a velocidade da reação.
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OBSERVAÇÃO: Mediante a realização de uma série de reações, foi possível estabelecer uma fila de reatividade comparativa dos metais, que pode ser representada genericamente por:
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OBSERVAÇÃO:
• A reação de HCl(aq) com NaOH(aq) é rápida e exotérmica:
HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l) + CALOR
• A reação de CO(g) com NO2(g) é lenta:
CO(g) + NO2(g) CO2(g) + NO(g) + CALOR
O que explica esta diferença nas velocidades?
As espécies iônicas em solução aquosa reagem mais rápido que as espécies químicas moleculares.
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4. INFLUÊNCIAS NA VELOCIDADE
São diversos os fatores que podem influir na velocidade de uma reação química tornando-a mais rápida ou mais lenta.
Entre eles se destacam:
•natureza dos reagentes •superfície de contato
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Quanto maior a superfície de contato dos reagentes envolvidos, maior a velocidade da
reação e vice-versa.Exemplo:
A efervescência no CaCO3(s) na forma de pó é mais acentuada (maior
superfície de contato).
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4. INFLUÊNCIAS NA VELOCIDADE
São diversos os fatores que podem influir na velocidade de uma reação química tornando-a mais rápida ou mais lenta.
Entre eles se destacam:
•natureza dos reagentes •superfície de contato•luz e eletricidade
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4. INFLUÊNCIAS NA VELOCIDADE
São diversos os fatores que podem influir na velocidade de uma reação química tornando-a mais rápida ou mais lenta.
Entre eles se destacam:
•natureza dos reagentes •superfície de contato•luz e eletricidade •pressão
![Page 22: Cinética química aula 02](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051314/5592812e1a28ab4a678b45ce/html5/thumbnails/22.jpg)
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4. INFLUÊNCIAS NA VELOCIDADE
São diversos os fatores que podem influir na velocidade de uma reação química tornando-a mais rápida ou mais lenta.
Entre eles se destacam:
•natureza dos reagentes •superfície de contato•luz e eletricidade •pressão•temperatura
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Regra de Van’t Hoff: um aumento de 10°C faz com que a velocidade da reação dobre.
V2 = V1 x 2Δt/10
Lembre-se de que a regra de Van’t Hoff é apenas aproximada e bastante limitada. Não deve ser seguida à risca para todas as reações. Cada reação específica deve ter o efeito quantitativo exato do aumento da velocidade em função da temperatura determinado experimentalmente.
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4. INFLUÊNCIAS NA VELOCIDADE
São diversos os fatores que podem influir na velocidade de uma reação química tornando-a mais rápida ou mais lenta.
Entre eles se destacam:
•natureza dos reagentes •superfície de contato•luz e eletricidade •pressão•temperatura•concentração
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4. INFLUÊNCIAS NA VELOCIDADE
São diversos os fatores que podem influir na velocidade de uma reação química tornando-a mais rápida ou mais lenta.
Entre eles se destacam:
•natureza dos reagentes •superfície de contato•luz e eletricidade •pressão•temperatura•Concentração•Catalisadores
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Um catalisador é urna substância que é adicionada ao processo, não sendo consumido pelo mesmo, e que tem a função de alterar a velocidade. O catalisador pode ser positivo (catalisador propriamente dito) ou negativo (inibidor).
Catalisadores positivos promovem um caminho alternativo com a energia de ativação do processo mais baixa, aumentando a velocidade. Já os inibidores de reação diminuem a velocidade. Exemplo de catalisadores positivos são as enzimas e de catalisadores negativos são os conservantes alimentícios.
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•Catálise homogênea — quando o catalisador está na mesma fase que os reagentes, participa ativamente da transformação e é recuperado integralmente no fim do processo.
Admite-se nesse tipo de catálise a formação de um composto intermediário muito reativo.
•Catálise heterogênea — quando o catalisador não está na mesma fase que os reagentes, mas proporciona uma superfície favorável a ocorrência da transformação química.
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1. Chama-se autocatálise a catálise provocada por uma substância formada na própria transformação.
2. Sabe-se que o catalisador não sofre alteração permanente em sua composição química nem na quantidade, mas pode sofrer alteração em sua natureza física.
3. Chama-se inibidor a espécie química que, com as moléculas reagentes, faz com que estas reajam a uma velocidade menor. Os inibidores são utilizados como conservantes de alimentos, pois retardam a reação de decomposição; por exemplo, o EDTA cálcico dissódico e usado como conservante de margarinas (antioxidante).
4. Um ativador ou promotor é a espécie química que, com o catalisador e as moléculas reagentes, faz com que estas reajam a uma velocidade ainda maior do que se estivessem apenas com o catalisador.
5. Veneno é a espécie química que, com o catalisador e as moléculas reagentes, faz com que estas reajam a uma velocidade menor do que se estivessem apenas com o catalisador.
6. Uma pequena quantidade de catalisador pode ter efeitos profundos na velocidade de uma transformação, o que e significativo nos sistemas biológicos. Nestes os catalisadores são altamente específicos para cada reação e chamados de enzimas.
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AUTOCATÁLISE
É um tipo de reação na qual um dos produtos formados atua como catalisador. Um exemplo é a reação que ocorre entre o cobre, Cu, e o ácido nítrico, HNO3:
Inicialmente, a reação ocorre lentamente; porém, à medida que o dióxido de nitrogênio, NO2, é formado, ele age como catalisador, aumentando violentamente a velocidade da reação.