Cinetica teoria geral

Cinética Química

Velocidade das Reações

        Seja a reação: A → B[pic 1]

        Sua velocidade média (vm) será:

                

Onde: ∆ [ ] → variação de quantidade (massa, mol, concentração)

Onde: ∆t → variação de tempo

• Quanto mais rapidamente a reação avança, maior a sua velocidade.

Ex: Seja a reação hipotética: A + 2B → 3C + 4D  

Seja x cada mol/L consumido ou cada mol/L produzido, enquanto a reação avança.

	A	+	2B	→	3C	4D
Tempo t = 0	[A]0		[B]0		0	0
Variação das concentrações	- x		-2x		+3x	+4x
Tempo t qualquer	[A]0 − x		[B]0 − 2x		3x	4x

[pic 2]

         ➔➔➔

Velocidade Instantânea (vi)

        

        Seja a reação: A → B[pic 3]

     v i = lim v m   =>  v ii = − d [A]

                    ∆t → 0                     dt

Então:            v i  = − d [A]  =  d[B]

                            dt           dt

Obs: Para a reação hipotética: aA + bB → eE + fF

v m =  − ∆[A]  =  − ∆[B]  =  ∆[E]  =  ∆[F]  

             a∆t          b∆t        e∆t         f∆t

v i  = − d[A]  =  − d[B]  =  d[E]  =  d[F]

           adt           bdt       edt        fdt

Onde: a, b, e e f são os coeficientes estequiométricos da reação já ajustada.

Ex. 1−Durante um estudo cinético da decomposição da amônia, sob certa condição de temperatura e pressão, um estudante montou uma tabela que representa o nº de mol em função do tempo, durante 20 minutos de reação.

Dados:                2NH3 → N2 + 3H2

em t = 0         10mols  

em t= 20min           6mols

1. Determine o nº de mols de NH3 consumido e de N2 e H2 formados nos 20 minutos.
2. Construa um gráfico representando o nº de mols dos participantes da reação na ordenada e o tempo, em minutos, na abscissa.
3. Velocidade média de consumo de NH3 e de formação N2 e H2 no intervalo de 20 minutos.
4. Velocidade media da reação no intervalo de 20 minutos.

Lei da Velocidade da Reação ou Equação da Velocidade

        Estabelece a influência de cada reagente na velocidade da reação, através de experimentação prática.

Ex: Seja a reação hipotética: A + B → produtos com velocidade, v,  a temperatura (T) e pressão (P) constantes.

1) Influência da Concentração dos reagentes na velocidade da reação

• Variando a concentração do reagente A, [A],  e mantendo [B], T e P, temos:

− Se dobrar [A] → v aumentará 2x

− Se triplicar [A] → v aumentará 3x

        Então: a velocidade é diretamente proporcional à concentração de [A] ↔ v  α. [A]

• Variando a concentração do reagente B, [B],  e mantendo  [A], T e P:

− Aumentar 2x [B] → v aumenta 4x

− Aumentar 3x [B] → v aumenta 9x

− Aumentar 4x [B] → v aumenta 16x

        Então: a velocidade é diretamente proporcional a concentração de [B]² ↔ v  α. [B]²

        

Portanto para a reação hipotética: A + B → produtos , temos:

A velocidade da reação é diretamente proporcional ao produto [A].[B]² ↔ v α. [A] , ].[B]²  então:

v = K [A] [B]²

Onde: *  K → constante de velocidade da reação nas condições de temperatura (T) e pressão (P) consideradas.

Obs. Os expoentes de [A] e da [B] representam a ordem em relação ao reagente, logo:

− 1ª ordem em relação a A

− 2ª ordem em relação a B

        E a soma do expoente dos reagentes na lei da velocidade fornece a Ordem Global da reação, então se v = K [A] [B]² :

Ordem Global = 1 + 2 = 3ª ordem

Obs: Em algumas reações os expoentes (ordens) dos reagentes coincidem com os seus respectivos coeficientes estequiométricos da reação, mas na maioria das reações isso não ocorre, portanto a Lei da Velocidade deverá ser determinada experimentalmente.