LADEQ Relatório Cinética

1 – Introdução

A cinética química é a ciência que estuda a velocidade das reações químicas. A velocidade da reação recebe geralmente o nome de taxa de reação. A taxa de reação está relacionada com as concentrações dos reagentes, o estado particular dos reagentes (estado físico, estado nascente dos gases, estado cristalino ou amorfo dos sólidos, do fato dos reagentes estarem ou não em solução e neste caso a natureza do solvente irá influir na velocidade da reação), a temperatura, a eletricidade, a luz, a pressão, a presença de catalisadores e dos produtos de reação. Sua importância é muito ampla , já que se relaciona com temas como, por exemplo, a rapidez com que um medicamento atua no organismo ou com problemas industriais ,tais como, a descoberta de catalisadores para acelerar a síntese de algum produto novo.

A taxa de uma reação pode ser calculada a partir do gráfico da concentração do reagente (ou produto) contra o tempo. A taxa de reação em qualquer ponto no tempo é igual ao coeficiente de tangência da curva neste momento. Um resultado interessante é obtido quando a taxa de reação é calculada em vários pontos ao longo da curva.

Ordem da reação

A ordem de uma reação é sempre obtida através de experimentos. É impossível deduzir ordem de uma reação apenas se observando a equação de uma reação. Fazendo-se experimentos que envolvem uma reação entre A e B, pode-se encontrar que a taxa de reação está relacionado às concentrações de A e B desta maneira:

Esta é a equação da taxa de reação. As concentrações de A e B devem ser elevadas a uma potência a fim de se mostrar como elas afetam a taxa de reação. Estas potências são chamadas ordens de uma reação. As ordens de reação que se pode encontrar são 0, 1 ou 2. Mas outros valores são possíveis incluindo-se números fracionais como 1.53, por exemplo. Se a ordem de reação em relação a A é 0 (zero), isto significa que a concentração de A não afeta a taxa de reação. A ordem de reação geral é obtida ao se somar as ordens individuais. Por exemplo, se a reação é de primeira em relação tanto a A quanto a B (a = 1 e b = 1), a ordem geral é 2. Assim a reação será de segunda ordem.

Reações de ordem zero

Uma reação é de ordem zero quando a taxa de reação é independente da concentração. Dessa forma, a taxa de reação é uma constante. Quando o reagente limitante é completamente consumido, a reação é abruptamente interrompida. A lei da taxa de reação de ordem zero

pode ser escrita como:

Integrando nos dois lados temos:

Quando t = 0 a concentração de A is [A]0. Dessa forma a constante de integração é [A]0.

Dessa forma, para reações de ordem zero temos:

Ou ainda, temos que :

Reações de primeira ordem

A reação

onde A é o reagente e P is o produto é chamada de reação de 1ª ordem. A taxa é proporcional à concentração de um único reagente elevado à primeira potência. Dessa forma:

A equação (2) representa a forma diferencial da lei da taxa de reação. Integrando esta equação e determinando a constante C temos:

A constante de integração C pode ser determinada pois quando t = 0, [A] = [A]0. Assim, [A]0 é a concentração original de A.

Substituindo na equação