Cinetica Quimica

CINÉTICA QUÍMICA

DISCIPLINA: Química Geral II Experimental

DOCENTE: Robson Mendes Matos

DISCENTES: Arthur Graf de Sousa, Marciel Vaz, Yasmim Isidorio.

1. Introdução

O ozônio e um dos componentes naturais da estratosfera, onde absorve parte significativa da radiação ultravioleta. Se inalado é um agente químico perigoso e tóxico. Ele constitui um bom exemplo do cuidado que devemos ter com produtos químicos: na estratosfera ele ajuda a proteger nossas vidas, mas na troposfera é um poluente perigoso. O ozônio é formado na parte superior da atmosfera pela dissociação do oxigênio molecular:

O2(g)+ radiação (λ< 280 nm)→ 2 O(g) (reação 1)

O oxigênio atômico gerado reage com moléculas de O2:

O(g)+ O2(g) → O3 (g) (reação 2)

Por sua vez, o ozônio é capaz de absorver radiação ultravioleta de alta energia (letal aos seres humanos) exercendo a proteção das camadas inferiores da atmosfera, revertendo a reação 2. Se não perturbado, a concentração de ozônio é mantida constante por este processo cíclico.

O aumento da atividade humana nas grandes cidades, através do uso cada vez maior de produtos agressivos, tem alterado o delicado ciclo do ozônio. Os produtos comercializados como aerossóis, espumas plásticas, líquidos de refrigeração usados até poucos anos atrás em ar condicionado se geladeiras, contém os chamados CFCs (clorofluorcarbono). Estes são compostos químicos insolúveis em água e inertes em relação à maioria das outras substâncias; estas propriedades permitem que fiquem um tempo longo na atmosfera. Eles são capazes de se difundir pela estratosfera, onde absorvem a radiação ultravioleta, gerando cloro atômico, que por sua vez reage com o ozônio, de acordo com a sequência de reações:

Etapa 1: CF2Cl2 (g)+hν → CF2Cl(g)+ Cl(g)

Etapa 2: Cl (g)+ O3 (g) → ClO(g)+ O2 (g)

Etapa 3: ClO(g)+ O(g) → Cl (g)+ O2 (g)

Note que a última etapa resulta na formação de um átomo de cloro, que pode quebrar outra molécula de ozônio e assim sucessivamente. O resultado final e que a decomposição de uma molécula de CFC é capaz de destruir inúmeras moléculas de ozônio.

O texto acima ilustra uma aplicação do conhecimento da cinética química, a qual estuda a velocidade com que uma transformação química ocorre, bem como os fatores que influenciam a velocidade desta transformação. Também busca determinar a sequência de etapas, em nível molecular, de uma reação e o rearranjo dos átomos durante um evento reativo, ou seja, o mecanismo da reação.

Tudo isto a torna uma área de importância bastante ampla, pois se relaciona com a rapidez com que um medicamento é capaz de agir, com o desenvolvimento de catalisadores para a síntese de novos produtos (polímeros ou craqueamento do petróleo) ou com o controle da velocidade com que um plástico sofre degradação ambiental. Catalisador é toda e qualquer substância que acelera uma reação, diminuindo a energia de ativação, pois promove um caminho molecular diferente para a reação, sem ser consumido durante o processo.

A velocidade de uma reação química é definida como a variação na concentração dos reagentes ou produtos por unidade de tempo. Um especialista em cinética avalia como a concentração das espécies varia com o tempo a fim de determinar a LEI DE VELOCIDADE DA REAÇÃO, a qual é a expressão matemática que relaciona a concentração das espécies e a velocidade de reação. Para uma reação hipotética:

aA + bB cC → dD

a Lei de Velocidade pode ser escrita como: v = k [A]m[B]n, onde k e chamada de constante de velocidade da reação e, m e n são índices que não se relacionam com os coeficientes estequiométricos a e b. A partir da Lei de velocidade podemos especular sobre as etapas elementares envolvidas na transformação em questão, ou seja, o mecanismo da reação.

A Lei de Velocidade indica que a concentração influencia na velocidade, porem não explica este comportamento. A Teoria das Colisões, cuja idéia central é que duas moléculas devem colidir para reagir, explica em nível molecular os fatores que influenciam a velocidade de uma reação. Se o número de choques por segundo entre duas moléculas aumentar, então a velocidade também aumenta. Logo, ao aumentarmos a concentração o numero de choques cresce e a velocidade da reação aumenta. Porém isto não basta. Além do choque, é necessário que a orientação das moléculas no impacto seja adequada para a formação das novas ligações químicas, assim um efeito chamado fator de orientação é importante. Necessitamos também lembrar que durante o choque as velhas ligações devem ser rompidas e que isto exige energia. Assim, se durante a colisão as moléculas não possuírem energia suficiente para a reação, então nada acontecera. Esta energia mínima necessária para a reação é denominada Energia de Ativação. Como se estes fatores não bastassem, os dados experimentais indicam que a temperatura também determina a velocidade da reação. Este efeito pode ser compreendido com base na Teoria Cinética Molecular, onde a fração de moléculas com dada energia varia com a temperatura. Assim, se aumentamos a temperatura, aumentamos o numero de moléculas com energia necessária para a reação e, por conseguinte a velocidade.

Quando observamos a Lei de Velocidade os fatores mencionados acima não aparecem, com exceção da concentração. Na verdade eles estão incluídos na constante de velocidade k, que e, portanto característica para cada reação química a uma determinada temperatura.

2. Objetivos

Demonstrar por uma metodologia simples, os fatores que influenciam a velocidade de uma reação química, pelo ponto de vista da Teoria das Colisões: a natureza química dos reagentes, a concentração, a temperatura e a presença de catalisadores.

3. Materiais e Reagentes

Materiais

Béqueres;

Tubos de ensaio;

Grades para tubos de ensaio;