QFL 605 - Qumica Geral para Fsica CINTICA Velocidade das reaes qumicas

Por que ? entendimento dos mecanismos das reaes qumicas

A VELOCIDADE DA REAO NO EST RELACIONADA COM A ENERGIA DE REAGENTES E PRODUTOS

diferente de (velocidade) (energia)

QFL 605 - Qumica Geral para Fsica CINTICA Reaes qumicas:

homogneas (uma nica fase) & heterogneas (mais de uma fase)Fase: cada uma das pores do sistema que caracterizado por um estado fsico e por uma composio composio EXEMPLOS

Homogneas: reaes que acontecem em soluo (de um s solvente ou com solventes miscveis) e sem catalisador slido.Heterogneas: reaes em soluo que usam catalisador slido

QFL 605 - Qumica Geral para FsicaReferncia bibliogrfica: Cintica Elementar de Reao J. L. Latham, Edgard Blcher (Edusp), 1974

Velocidade de reao: diminuio na concentrao de um dos reagentes na unidade de tempo Concentraes so geralmente dadas em mol.L-1 e o tempo em minutos velocidade = - d[A]/dt Se a concentrao inicial do reagente for a e se a concentrao de produto for x ento a equao acima tambm pode ser escrita como: velocidade = - d(a-x)/dt velocidade = dx)/dt

QFL 605 - Qumica Geral para Fsica CONSTANTE DE VELOCIDADE (k) a variao da concentrao de reagente ou produto na unidade de tempo, em uma reao na qual todos os reagentes encontram-se em concentrao unitria. Por esse motivo, k tambm chamada de velocidade especfica de reao

A velocidade da reao est relacionada com a concentrao dos reagentes e com a temperatura Para uma dada temperatura, a relao de k com as concentraes dos reagentes dada por uma equao que se chama LEI DE VELOCIDADE ou EQUAO DE VELOCIDADE

QFL 605 - Qumica Geral para Fsica As Leis de Velocidade mais simples podem ser dadas tanto na forma diferencial (como visto anteriormente) ou na forma integrada

Lei de Velocidade

Ordem 0 1 2 2 3

dx/dt = k(a-x)0 = k dx/dt = k(a-x)

dx/dt = k(a-x)2dx/dt = k(a-x)(b-x) dx/dt = k(a-x)(b-x)2

Ordem de reao: a soma dos expoentes dos termos de concentrao que aparecem na forma diferencial da Lei de Velocidade

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Ordem de reao: determinada experimentalmente No pode ser obtida a partir da estequiometria da reao (equao qumica) No deve ser confundida com MOLECULARIDADE No caso das reaes que ocorrem em etapas, a mais lenta delas que determinar a velocidade da reao

Molecularidade: nmero de molculasou ons que participam da etapa determinante na velocidade da reao, ou seja, que formam o estado de transio A ordem da reao pode ser zero ou fracionria, a molecularidade sempre um nmero inteiro, pequeno e diferente de zero

QFL 605 - Qumica Geral para Fsica Pode haver coincidncia entre a ordem de reao e a molecularidade. Exemplos: decomposio trmica do HI e do lcool t-butlico. 2 HI H2 + I2 bimolecular (molec. 2) e de segunda ordem (ordem 2) t-C4H9OH C4H8 + H2O unimolecular e de primeira ordem

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OU NO !!!Exemplos: reao de iodo com acetona em meio aquoso cido CH3OCH3 + I2 CH3COCH2I + HI Quando a reao ocorre na presena de excesso de acetona e de cido, essas espcies no participam da reao. Nessa condio, ela bimolecular (estado de transio envolve uma molcula de acetona e um on H3O+) mas de ordem zero (no depende da concentrao de iodo)

QFL 605 - Qumica Geral para Fsica Lei de Velocidade na forma integralForma Diferencial Forma Integral

dx/dt = k(a-x)0 = k dx/dt = k(a-x) dx/dt = k(a-x)2 dx/dt = k(a-x)(b-x) dx/dt = k(a-x)(b-x)2

kt = x kt = ln [a / (a-x)] kt = x / a(a-x) kt = [1/ 2(a-x)2] 1/2a2 kt = [1/a-b] ln [b(a-x)/a(b-x)]

Meia vida: tempo necessrio para que ocorra 50% da reao Tempo infinito: o tempo no qual, para finalidades prticas, a reao considerada completa

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Fundamentos de Fsica Moderna, R. M. Eisberg, Guanabara Dois, RJ, 1979

Chemistry & Chemical Reactivity, Kotz e Treichel, 4a. Ed., Saunders, 1999

QFL 605 - Qumica Geral para Fsica CINTICA Mas, para chegar l: CONCENTRAO mol nmero de Avogadro massa de um tomo razo e/m (Thomson) espectrmetro de massa concentrao e presso molaridade frao molar % (em massa, volume etc)

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Massa de 1 tomo de ...

Hidrognio = 1,67 . 10-24 g Carbono = 1,99 . 10-23 g Mole O nmero de tomos presentes em exatamente 12 g de carbono 12 definido como mole (1 mol)

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PV = nRT

ou P = (n/V)RT

n/V = nmero de mols por volume = concentrao molar P = M RT M = molaridade