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Os químicos costumam fazer três perguntas fundamentais quando eles estudam as reações químicas: Como acontece? Com que rapidez isto acontece? E qual é a extensão deste acontecimento? A resposta da primeira questão é dada pelo balanceamento da reação química, que identifica os reagentes, os produtos e a estequiometria da reação. A resposta da segunda questão poderá ser entendida ao conhecermos a velocidade no qual uma reação ocorre. A resposta da terceira questão está relacionada com o equilíbrio químico.
Introdução
Podemos observar que algumas reações químicas acontecem com mais rapidez e outras mais lentamente. As reações químicas ocorrem em velocidades diferentes, como por exemplo o processo de digestão dos alimentos que leva algumas horas e uma explosão que é instantânea. Veja algumas reações químicas: ácido e uma base é uma reação instantânea; formação da ferrugem, que levam anos para se formar; dissolução de uma pastilha efervescente, que levam alguns segundos; queima de uma vela, que levam algumas horas; queima de um palito de fósforo, que levam alguns segundos; formação das rochas, que levam alguns milhões de anos.
Introdução
A área da química relacionada com a velocidade das reações e a sequência de etapas (mecanismos de reação) pelo qual a reação ocorre é chamada de Cinética Química. A compreensão da cinética química é de muita importância para o meio ambiente e economia.
Introdução
As velocidades das reações são afetadas por diferentes variáveis, Os químicos usam dados de velocidade para propor um mecanismo ou etapas (passos) pelo qual as reações tomam lugar.
Introdução
Nessa aula o objetivo é que você entenda os porquês desses fenômenos. Durante uma reação genérica A + B C + D
Cinética Química
No instante inicial a concentração ou a quantidade do reagente é máxima e vai diminuindo com o decorrer do tempo. Já a concentração do produto, no instante inicial, é igual a zero e vai aumentando com o decorrer do tempo. Normalmente, a concentração é indicada em mol L
- 1 , sendo representada por um colchete ([ ]), que contém a fórmula da substância.
Cinética Química
Cinética Química
“Velocidade de uma reação química é o aumento na concentração molar do produto por unidade de tempo ou o decréscimo na concentração molar do reagente na unidade de tempo” “Constante da velocidade, k, é uma constante de proporcionalidade que relaciona velocidade e concentração. Tem valor constante a uma temperatura e varia com a temperatura”
Conceito de velocidade de reação
Velocidade de Reação
A expressão da velocidade de uma reação química, também chamada de lei da ação das massas de Guldberg e Waage, é, simplesmente, uma fórmula criada por dois químicos noruegueses (Cato Maximilian Guldberg e Peter Wasge) para determinar a velocidade de uma reação química por meio das concentrações molares (molaridade) dos reagentes. expressão da velocidade é escrita, de forma geral, da seguinte forma: v = K. [A] a .[B] b v = velocidade da reação; K = constante da reação química, que depende da temperatura; [A] = concentração do reagente A em mol/L; a = coeficiente ou ordem de a; [B] = concentração do reagente B em mol/L; b = coeficiente ou ordem de b.
Velocidade de Reação
A expressão da velocidade também depende do tipo de reação química: a) Se a reação for elementar: Reação elementar é aquela que ocorre em apenas uma única etapa. Nesse tipo de reação, os expoentes ou ordens de cada um dos reagentes que participam da expressão da velocidade são os próprios coeficientes estequiométricos presentes na equação que representa a reação. Exemplo 1: 1 N 2 + 3 H 2 → 2 NH 3 Na equação acima, os reagentes são apenas o N 2 e o H 2 , que apresentam os coeficientes 1 e 3, respectivamente. Assim, a expressão da velocidade é: v = K. [N 2 ] 1 .[H 2 ] 3
Velocidade de Reação
b) Se a reação não for elementar: Uma reação não elementar é aquela que se processa em mais de uma etapa. A etapa mais lenta é a que determina a velocidade da reação. Em questões quaisquer, para saber se uma reação não é elementar, basta visualizar a tabela com os valores de concentrações molares e velocidades referentes a uma reação qualquer, como a representada abaixo: 2A + 3B → 1D + 2C
Velocidade de Reação
b) Se a reação não for elementar: 2A + 3B → 1D + 2C v = K. [A] 1 .[B] 2
Vejamos um exemplo: 2 NO(g) + 1 Br2(g) → 2 NOBr(g) A reação acima, entre o óxido nítrico e o bromo, ocorre à temperatura de 273ºC. Ao realizar uma série de experimentos, nos quais se alterou a concentração dos reagentes, obtiveram-se os seguintes dados da tabela abaixo:
Leis de velocidade e ordem de reação
Observe que do experimento 1 para o 2 dobrou-se a concentração do bromo, e o resultado foi que a velocidade da reação também dobrou. Assim, o expoente dessa substância será igual a 1. Já no caso do óxido nítrico, do experimento 3 para o 4, sua concentração também foi dobrada, porém, a velocidade quadruplicou, pois foi de 36 mol. L
- . s - para 144 mol. L - . s - . Portanto, o seu expoente será 2. Desse modo, temos que a lei da velocidade para essa reação será dada pela seguinte equação: v = k [NO] 2 . [Br 2
]
1 Assim, essa reação é de: 2ª ordem em relação a NO; 1ª ordem em relação a Br 2 ; 3ª ordem em relação à reação global (soma dos expoentes: 2+1 = 3).
Leis de velocidade e ordem de reação
