A Lista de Exercícios Estudo Dirigido

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA

Disciplina: Físico-Química 2- Engenharia de Materiais

Lista de exercícios 1 – Estudo Dirigido

Guilherme Semczeszm RA 21004724

1. Qual é a unidade de medida da velocidade típica de uma reação química homogênea e heterogênea?

A unidade de medida da velocidade típica de uma reação química, tanto homogênea quanto heterogênea, é expressa em concentração de substância por unidade de tempo. Geralmente, essa unidade é dada em moléculas, mols ou moles de reagentes ou produtos por litro por segundo (mol L-1 s-1) ou em outras unidades de concentração como molaridade (M) ou pressão parcial, dependendo das condições da reação. A velocidade de reação representa a taxa de variação da concentração dos reagentes ou produtos ao longo do tempo.

1.  Por que o conceito de velocidade instantânea é geralmente importante em cinética química?

 O conceito de velocidade instantânea na cinética química desempenha um papel fundamental na compreensão, descrição e controle de reações químicas. Ele fornece informações detalhadas sobre como as reações ocorrem ao longo do tempo e é essencial para muitos aspectos da química e engenharia

1.  Que fatores podem influenciar a velocidade de uma reação química? Como influência, normalmente, a concentração de um reagente na velocidade da reação?

Alguns dos fatores mais significativos que afetam a velocidade de uma reação química incluem:

Concentração dos reagentes: O aumento da concentração dos reagentes geralmente leva a uma taxa de reação mais rápida. Isso ocorre porque, com mais partículas de reagentes em alta concentração, há maior probabilidade de colisões eficazes entre as moléculas, o que aumenta a frequência de colisões bem-sucedidas.

temperatura: O aumento da temperatura geralmente acelera as reações químicas. Isso ocorre porque as moléculas têm mais energia cinética, o que resulta em colisões mais frequentes e mais energéticas entre as moléculas dos reagentes.

 Superfície de contato: Em reações heterogêneas, onde os reagentes estão em diferentes fases (por exemplo, sólido e líquido ou gás e sólido), a área de superfície disponível para as colisões pode afetar a velocidade da reação. Maior área de superfície geralmente resulta em uma reação mais rápida, pois mais moléculas reagentes estão em contato umas com as outras.

Presença de catalisadores: Catalisadores são substâncias que aceleram as reações químicas sem serem consumidos na reação. Eles fornecem um caminho de reação alternativo com uma energia de ativação menor, permitindo que a reação ocorra mais rapidamente.

Pressão (para reações gasosas): A pressão pode afetar a velocidade das reações envolvendo gases, principalmente quando o número de moles de gás muda na reação. Um aumento na pressão pode acelerar reações que envolvem gases.

Concentração de íons em reações iônicas: Em reações iônicas, a concentração de íons pode afetar a velocidade da reação. Aumentar a concentração de íons pode levar a uma maior frequência de colisões eficazes em reações que envolvem íons.

Em relação à concentração de reagentes, a Lei das Velocidades de Reação descreve como a concentração de um reagente afeta a velocidade da reação. Em geral, para uma reação aA + bB → cC, a lei de velocidade pode ser expressa como:

[pic 1]

• "v" é a velocidade da reação.
• "k" é a constante de velocidade.
• "[A]" e "[B]" são as concentrações dos reagentes A e B.
• "x" e "y" são os expoentes da ordem da reação em relação a A e B, respectivamente.

Esses expoentes indicam como a concentração de um reagente afeta a velocidade da reação. Se x for 1, por exemplo, isso significa que um aumento na concentração de A em uma unidade resultará em um aumento na velocidade da reação em uma unidade.

Portanto, a concentração de reagentes é um fator crítico que pode influenciar significativamente a velocidade de uma reação química, e essa relação é determinada experimentalmente para cada reação específica.

1. a) O que é ordem geral de uma reação? b) O que é ordem relativa a um reagente de uma reação? É possível que esta ordem seja igual à ordem geral da reação? Como?

A)Ordem Geral de uma Reação: A ordem geral de uma reação química é a soma dos expoentes de ordem de todos os reagentes na equação da lei de velocidade da reação. Por exemplo, na equação da lei de velocidade:

[pic 2]

A ordem geral da reação seria x+y. É a medida da dependência da velocidade da reação em relação a todos os reagentes envolvidos na reação. A ordem geral de uma reação não precisa ser um número inteiro e pode ser fracionária.

b) Ordem Relativa a um Reagente de uma Reação: A ordem relativa a um reagente em uma reação química é o expoente da ordem associado a esse reagente na equação da lei de velocidade. Por exemplo, na equação de lei de velocidade,

[pic 3]

a ordem relativa a A é x e a ordem relativa a B é y. A ordem relativa a um reagente descreve como a concentração desse reagente afeta a velocidade da reação isoladamente, mantendo as concentrações de outros reagentes constantes.

 É possível que a ordem relativa de um reagente seja igual à ordem geral da reação, desde que não haja outros reagentes na reação que afetem a velocidade. Nesse caso, a ordem relativa e a ordem geral seriam iguais. Por exemplo, considere a reação A→B com a equação de lei de velocidade . Neste caso, a ordem relativa a A é 2, e a ordem geral da reação também é 2, porque não há outros reagentes na equação de lei de velocidade. Portanto, a ordem relativa pode ser igual à ordem geral quando não há outros reagentes que afetem a velocidade da reação. No entanto, em reações mais complexas, a ordem relativa e a ordem geral geralmente não são iguais devido à influência de múltiplos reagentes.[pic 4]

1. Qual a relação entre o valor numérico da ordem de uma reação devido a um reagente e o coeficiente estequiométrico deste na reação?

A ordem de uma reação em relação a um reagente específico não é diretamente relacionada ao seu coeficiente estequiométrico na equação química balanceada da reação. A ordem de reação é determinada experimentalmente e pode ser qualquer número real, incluindo frações, enquanto os coeficientes estequiométricos na equação química são números inteiros que indicam as proporções de reagentes e produtos na reação balanceada.

1. a) Como pode ser obtido experimentalmente o valor numérico da ordem relativa a um reagente em uma reação? b) Como pode ser obtido experimentalmente o valor numérico da ordem geral de uma reação envolvendo vários reagentes? 

a) Obtenção Experimental da Ordem Relativa a um Reagente: Para determinar o valor numérico da ordem relativa a um reagente em uma reação, você pode realizar experimentos de cinética química, seguindo os seguintes passos: