Cinética química é o estudo da velocidade das reações, de como a velocidade varia em função das diferentes condições ”

(1)

(2)

e e e e

e e

e e e

! " ! #

(3)

& ' " (

) * +

, * +

"

**! "#$# # %&$ ' $()! *%+&" $**

-

.

"

-

.

"

/

0

1

_{2 )}

₃

_{4 5}

(4)

(5)

(6)

Supondo que:

Para t = 0 (início da reacção) há 1,00 mol A (100 esferas pretas) e B não está presente. Para t = 20 min, existem 0,54 mol A e 0,46 mol B

Para t = 40 min, existem 0,20 mol A e 0,80 mol B Para t = 40 min, existem 0,20 mol A e 0,80 mol B

A velocidade média da reacção depois de 40404040 minminmin serámin

M/min

0,20

40 0)

-(0,80

40 1,00)

-(0,20

média

Velocidade

=

−

=

A

A velocidadevelocidade médiamédia diminuidiminui com o tempocom o tempo

[ ]

t B t A média

(7)

No caso geral, para a reação:

aA + bB cC + dD

A velocidade é dada por:

t D d t C c t B b t A a Média veloc ∆ ∆ = ∆ ∆ = ∆ ∆ − = ∆ ∆ −

= 1 [ ] 1 [ ] 1 [ ] 1 [ ]

.

Consideremos a seguinte reação:

2 A → B

Consomem-se duas moles de A por cada mole de B que se forma, ou seja, a velocidade com que A se consome é o dobro da velocidade de formação de B. Escrevemos a velocidade da reação

como:

t

B

t

A

t

B

t

A

velocidade

∆

=

∆

−

∆

=

∆

−

=

[

]

[

]

[

]

2 [

]

(8)

(9)

(10)

.

&

7 $ *

"

, e

$ *

-

8 '

9(

:4 529

2 ;

<

t

agente

velocidade

∆

(11)

e

, e

'

-e

e

(

*

=

'

9( )

[ ]

t

d

t

v

t

_∆

=

∆

=

→

∆

lim

0

(12)

No caso geral, para a reação:

aA + bB

cC + dD

A velocidade é dada por:

D

d

C

d

B

d

A

d

velocidade

=

−

1 [

]

=

−

1 [

]

=

1 [

]

=

1 [

]

Todas as velocidades são iguais

dt

D

d

dt

C

d

c

dt

B

d

b

dt

A

d

a

(13)

?

,

@

+

$ . / 0

. #

[ ][ ]

A

B

dt

A

d

α

]

[

−

k

[ ][ ]

A

B

dt

A

d

=

−

[

]

A

(14)

Consideremos a reação geral:

aA + bB

cC + dD

A equação da velocidade assume a forma:

Velocidade =

k

[A]

x

_[B]

y

x,y,k

–

determinados experimentalmente

x,y,k

–

determinados experimentalmente

x e y

–

ordem de uma reação;

x

é a ordem de

_A

e

y

é a

ordem de

_B

.

A reação tem ordem global x+y

(15)

B

_C

D E

_C

C BE

B

_C

D 6

_C

C B6

[

] [ ]

1 1 2

]

[

I

H

k

H

d

=

−

d

[

H

2

]

=

k

[

H

] [

1

Br

]

2

? " E ? " EE

)

8

8 "

[

₂

] [ ]

₂

2

k

H

I

dt

=

−

2

k

[

H

₂

] [

Br

₂

]

dt

=

(16)

(17)

4 B_FD₅

?> G 1

. . 2A4H5 I

J

4 B

_FD

₅

2 ;

_GK

" #$

! "#$#

$

L

+

4 I_CM₅

?> N O

. . 2A4H5 I

P

4 I

_CM

₅

2 ;

_GK

?

(18)

(19)

Q

2 A4,5

L ) $ E

:4L

5 >

:4L

5 ₉

>

2 A4,5 %

2A4,5

C

(20)

(

2 A4,5 % +(

2A4,5

C

) $ E

G 2 A D G

4,5

₉

]

A

[

k

dt

]

A

[

d

=

−

kdt

x

dx

ou

kx

dt

dx

−

=

−

=

−

4,5 2 M A D

4,5

₉

?

R 2

> D +

(21)

/9

(22)

(23)

]

[

ln

1 A

₀

t

=

:

e

_9;/

<

3$7

_9;/

1 3$7

₌

;/

4,5 2 M A D

4,5

₉

[ ]

k

t

k

t

A

k

t

693 ,

0

2 ln

1

2 /

ln

1

2 / 1 2 / 1 0 0 2 / 1

=

reação de primeira ordem

(24)

kt

+

=

1

1 :

e

_9;/

<

3$7

_9;/

1 3$7

₌

;/

[ ]

₀

2 / 1 2 / 1 0 0

1

2 /

1 A

k

t

kt

A

=

+

=

kt

A

]

_t

=

[

]

₀

+

[

Obtém-se

(25)

I ?

?

M

P

M

9 . 2A 4,5 2 4,59 M A S 2

4,5₉ CA

! "

"

G

C

. 2 A 4,5

. 2 A 4,5C

4,5 2 4,5₉ M A

G

4,5 2 G

4,5₉ D A

S C A 2 CA S 2 G

(26)

Reação química

consiste em

Etapas

(individualmente) Processo elementar

(coletivamente) Mecanismo de Processo elementar Mecanismo de

reação

Molecularidade Processo elementar

único

UNImolecular (único reagente)

BImolecular (dois reagentes)

(27)

2 NO N₂O₂ v = k_a[NO] Mecanismo:

N O + H N O + H O v = k ’ [N O ].[H ]

Equação química :

2 NO + 2 H

₂

2 H

₂

O + N

₂

N₂O₂ + H₂N₂O + H₂O v = k_a’ [N₂O₂].[H₂]

N₂O + H₂ N₂ + H₂O v = k_b[N₂O].[H₂]

(28)

(29)

P

&

@

"

+

G

I

"

C

I

(30)

G I

"

9

/

6 ?

> 'G C( '1(

(31)

T

'U(

)

) y x _B A Z Z B A Z velocidade ] [ ] [ ] [ ] [ 0 α α → =

P

cinética

E

Z

velocidade

α

y x

B A

Z

(32)

#

Para a maioria das reações, a velocidade aumenta com um aumento da temperatura.

? +

L @ )R

.

(33)

9

/

C I

6 ?

> 'G C 1(

(34)

?

"

(35)

V

W

(36)

1 )

≠

Assim como uma bola não consegue alcançar o topo do “morrinho” se não rolar com energia suficiente até o “morrinho; uma reação não ocorre se as moléculas, ao colidirem com orientação favorável, não possuírem energia suficiente para ultrapassar a barreira de energética.

)

+

(37)

e $ e

$ e @ @

e e

e <

(38)

)

+

y x y x B A Z velocidade B A Z Z B A Z velocidade ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ 0 α α α →

=

velocidade

Z

E

cinética

α

Efeito ESTÉRICO ou Fator Probabilidade (p(

y x T R E

B

A

k

velocidade

Z

e

p

k

a

]

[

]

[

₂ ₂

0

/

=

−

"

,

_C

D 6

_C

C ,6

I+ & >

(39)

P

?

P

"

,

_C

D 6

_C

←

4,

_C

6

_C

5 C ,6

(40)

Rearranjando a Equação de Arrhenius, obtém-se:

$

_%

ln 1 ln / + − = ⇔

= − A

T R

E k

Ae

k Ea RT a

Para duas temperaturas, a relação entre as constantes de velocidade é: Para duas temperaturas, a relação entre as constantes de velocidade é:

(41)

Energia de ativação Complexo ativado Energia de ativação Complexo ativado

Transcurso da reação

Reagentes

∆ ∆ ∆ ∆H<0

Transcurso da reação

(42)

),PYQEX?

V

Z

8 W

[

"

'E/&,) G\O](

,

+

(43)

Um catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação química, sem ser consumida durante essa reação.

Um catalisador aumenta a velocidade de uma reação por diminuir a sua energia de ativação. _A

2 , > ' M? 0LP ( ? A

R* R*

(44)

Catálise homogênea: o catalisador encontra-se na mesma fase dos reagentes e produtos

Existem dois tipos de catalisadores:

Homogêneos e heterogêneos.

Catálise heterogênea: o catalisador encontra-se numa fase diferente dos

(45)

)

B

@

?>

B

_C

I

_C

(46)

&

'

**()*+,-$**

.-/)00- &%1). +.-234 &₅

'B + + & @ + G\G\(

/ → M

^ * ' ( → * 8

* ' > (

B + + " %

6 8 +

C ' ( D 1BC ' ( C B1 ' (

0, _CI₁0__CI

(47)

-67).0-.)0

% %,8 9/-0

Compressor de ar: fonte de ar secundário

'e B e e e e e

e e e

> e e e e e

)I D B + + D I_C ) )I_C D B_CI

"

C I D C I_C ) _C _C _{D 1I}_C

"

de ar secundário

(48)

As

enzimas são catalisadores biológicos.

As

enzimas

atuam apenas sobre

moléculas especificas

,

chamadas

substratos

(ou seja, reagentes), deixando

inalterado o resto do sistema.

Uma enzima é tipicamente uma proteína de dimensões elevadas que

contém um ou mais centros ativos. É nesses centros que ocorrem as

interações com as moléculas de substrato. Estes centros ativos têm estruturas compatíveis apenas com certas moléculas com uma relação topológica semelhante à que existe entre uma chave e a respectiva fechadura.

E + S

ES

(49)

(50)

#

L L

*

A reação catalisada ocorre num mecanismo em duas etapas. A segunda