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quinta-feira, 7 de março de 2013

CURIOSIDADES SOBRE CINÉTICA QUÍMICA





Você Sabia...

Ø  A faísca é usada para fornecer a Ea a um dispositivo usado em carros para proteger os motoristas, o “airbag”. Esse dispositivo é inflado pelo gás nitrogênio (N2) produzido numa reação praticamente instantânea que ocorre entre o nitreto de sódio e o óxido de ferro III.

Ø  Que os alimentos são cozidos mais rápidos na panela de pressão, porque o vapor da água fica retido dentro da panela, consequentemente ocorre o aumento da temperatura, o que promove o aumento das reações químicas, promovendo rapidamente o cozimento dos alimentos.

Ø  Os fósforos usados diariamente ,necessitam de uma energia de ativação para acender, por isso só entram em combustão quando atritados, pois a Ea é obtida pelo atrito. Já na combustão do gás de isqueiro, a Ea é fornecida por uma faísca.

Ø  O cigarro aceso é consumido mais rapidamente no momento em que se dá a “tragada”. Pois a “tragada” aumenta a concentração de oxigênio na extremidade livre do cigarro, o que favorece a combustão.

Ø  Quando uma solução aquosa de ácido clorídrico (HCl) é adicionada a uma amostra de mármore, cujo principal constituinte é o carbonato de cálcio (CaCO3), ocorre uma reação com formação de gás carbônico (CO2).




Referências

http://web.ccead.pucrio.br/condigital/mvsl/museu%20virtual/curiosidades%20e%20descobertas/Fatores
http://www.cmf.ensino.eb.br/sistemas/matDidatico/arquivo/arquivo/1122_arquivo.pdf
http://quimica10.com.br/10/wp-content/uploads/2009/01/30-e28093-cinetica-quimica-e28093-ii.pdf
http://www.sistemasei.com.br/seiensina/wpcontent/uploads/2012/06/CineticaQuimica-IME1.pdf

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS DE CINÉTICA QUÍMICA







1-O que é cinética química? 

Solução: 

É uma área da Química que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que alteram esta velocidade. 

2-O que acontece com a concentração dos reagentes em uma reação química, à medida que vai se formando os produtos? 

Solução: 

À medida que vai se formando os produtos a concentração dos reagentes vai diminuindo. 

3-O que é energia de ativação? 

Solução: 

É a energia mínima que os reagentes precisam para que inicie a reação química. É necessária para a formação do complexo ativado.

4-Para a reação A+B → C foram realizados três experimentos, conforme a tabela abaixo:

Experimento
[A] mol/L
[B] mol/L
Velocidade de reação mol/(L.min)
I
0,10
0,10
2,0. 10-3
II
0,20
0,20
8,0. 10-3
III
0,10
0,20
4,0.10-3


Determine:

a ) A lei da velocidade da reação acima;

b ) A constante de velocidade;

c ) A velocidade de formação de C quando as concentrações de A e B forem ambas 0,50M.

Solução:

Lei de velocidade: V=K. [A]a. [B]b
a)Comparando-se as linhas dos experimentos I e III, vemos que quando dobramos a concentração de B, a velocidade também duplica.Logo b=1

Comparando-se as linhas dos experimentos II e III,vemos quando dobramos a concentração de A, a velocidade também duplica.Logo a=1

b) Experimento 1:

    



c) Calculando a velocidade para as novas concentrações:



4- O seguinte gráfico refere-se ao estudo cinético de uma reação química.













O exame desse gráfico sugere que, à temperatura T1, a reação em questão é:

a) lenta.
b) explosiva.
c) reversível.
d) endotérmica.
e) de oxi-redução.


5-Seja a reação:X → Y + Z. A variação na concentração de X em função do tempo é:


X(mol/L)

1,0
0,7
0,4
0,3
tempo(s)
0
120
300
540



A velocidade média da reação no intervalo de 2 a 5 minutos é:

a) 0,3 mol/L.min.
b) 0,1 mol/L.min.
c) 0,5 mol/L.min.
d) 1,0 mol/L.min. 
e) 1,5 mol/L.min

6- A reação de decomposição da amônia gasosa foi realizada em um recipiente fechado:

2 NH→ N2 + 3 H2


A tabela abaixo indica a variação na concentração de reagente em função do tempo.

Concentração de NH3 em mol L-1
8,0
6,0
4,0
1,0
Tempo em horas
0
1,0
2,0
3,0

Qual é a velocidade média de consumo do reagente nas duas primeiras horas de reação?


a) 4,0 mol L-1h-1
b) 2,0 mol L-1h-1
c) 10 km h-1
d) 1,0 mol L-1h-1
e) 2,3 mol h-1


Referências

http://www.sistemasei.com.br/seiensina/wpcontent/uploads/2012/06/CineticaQuimica-IME1.pdf

http://www.cmf.ensino.eb.br/sistemas/matDidatico/arquivo/arquivo/1122_arquivo.pdf

http://pt.pdfsb.com/peter+atkins+fisico+quimica

quarta-feira, 6 de março de 2013

CINÉTICA QUÍMICA


CINÉTICA QUÍMICA


inética química é um ramo da química que estuda as velocidades e seus mecanismos de reações, assim como, os fatores que influenciam esta velocidade. O conhecimento da velocidade de uma reação é muito importante, uma vez que, está relacionada com o nosso dia-a-dia, como por exemplo: como a rapidez com que um medicamento age, assim como os nossos cinco sentidos que são essências para que as pessoas interajam com o meio em que vivem.





Por exemplo, ao coloca-se o dedo em uma panela com água quente, rapidamente retira-se, porque a reação química que leva a informação da dor na forma de pulso elétrico ao cérebro deve acontecer em frações de segundos para que não ocorram lesões na pele. Ou seja, a reação acontece em uma velocidade muito rápida.








Em termos gerais, velocidade média é a variação de alguma coisa sobre a variação do tempo. Lembra? Por exemplo, a velocidade em que se come a maçã será a massa do resto – a massa da maçã/ tempo em que você levou para comê-la. Claro que vários fatores podem influenciar na velocidade com que se come a maçã. Uma pessoa que não tem dente demora mais para comer a maçã do que uma pessoa que tem dente.


Na área da química a velocidade média de uma reação química é a conseqüência do consumo dos reagentes e formação dos produtos em função do tempo. Logo, é definida 



Considerando a reação hipotética de A formando B em um recipiente. No início da reação existe 2 mol de A, logo a concentração é de 2 mol/L. Após 60s a concentração de A diminuiu pra 1 mol/L e a concentração de B subiu para 1mol/L, já que para cada 1 mol de A que reage produz 1 mol de B. Conforme a Tabela 01:


A velocidade média pode ser expressa em função da formação do produto B, conforme a seguir:



A velocidade média pode ser expressa também em função do consumo de A. Como os reagentes estão sendo consumidos a concentração final é menor que a concentração inicial, com isso o Δ[A] será negativo. Por conversão, as velocidades são sempre expressas em grandezas positivas. Usamos então o sinal negativo para converter o Δ[A] negativo para uma velocidade positiva.



A Figura 01 exibe o consumo do reagente a e a formação do produto B:


Existe também uma velocidade denominada velocidade instantânea que determina a velocidade da reação em um instante específico.





A velocidade da reação obedece à estequiometria da mesma, onde, cada razão: variação de produto sobre tempo é multiplicada pelo inverso dos coeficientes. Como exemplo abaixo:

aA + bBàcC + dD



ORDEM DE REAÇÃO

Constatou-se, experimentalmente, que a velocidade depende da concentração de um ou mais reagentes. Reações químicas em que a velocidade é proporcional a primeira potência da concentração de um dos reagentes, por exemplo, ao duplicar a concentração a velocidade duplica, são reações de primeira ordem.

Observe a reação química abaixo:

H2(g) + I2(g) → 2HI(g) 


Realizando uma experiência em que varia a concentração dos reagentes observa-se uma variação proporcional na velocidade da reação. Conforme a Tabela 02.

Observando-se a tabela acima referente à reação de síntese de HI(g) ,na 1ª e 2ª experiência, pode-se perceber, que manteve a concentração do H2(g), a dobrou concentração do I2(g), a velocidade aumentou na mesma proporção.
Reações químicas em que a velocidade é proporcional à segunda potência da concentração, por exemplo, ao duplicar a concentração a velocidade quadruplica, são reações de segunda ordem. 
Quando em uma reação a velocidade é independente da concentração diz-se que é uma reação de ordem zero. A decomposição da amônia em nitrogênio e hidrogênio é uma reação de ordem zero, uma vez que, os experimentos mostraram que ocorre em velocidade constante. Lembrando que conforme os reagentes irão sendo consumido a velocidade da reação irá diminuindo, o que não acontece em reações de ordem zero.



CONSTANTE DE VELOCIDADE



A constante K é um fator de proporcionalidade da lei de velocidade da reação, quando as concentrações obedecem a um padrão específico de proporcionalidade, uma vez que, a velocidade varia em uma relação diretamente proporcional com a variação das concentrações dos reagentes. Isso matematicamente é descrito da seguinte forma:



V = k .[reagentes]ordem do reagente

A ordem é determinada experimentalmente nos laboratórios de química. A constante de velocidade k tem dimensões que dependem da ordem global da reação. Sendo que, o único fator que altera essa constante de proporcionalidade é a temperatura.
Existem também, reações de terceira ordem, contudo, são muito raras.


CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA QUE UMA REAÇÃO OCORRA:


Contato entre os reagentes – é uma condição muito importante para que possa haver uma reação. Desta forma, ligações entre os átomos constituintes dos reagentes são quebradas e novas ligações serão formadas no produto.


Orientação molecular – Cada substância possuí uma geometria que dependendo da orientação da mesma provoca a formação de produtos. A água é uma substância simples que possuí geometria molecular angular, formando cargas parciais positivas no hidrogênio e cargas parciais negativas no oxigênio. Se duas moléculas de água reagirem com cargas parciais positivas na mesma direção haverá repulsão eletrostática. Logo, orientação molecular, aonde as cargas parciais negativas e positivas irão se atrair mutuamente ocorrerá a formação de produtos.

Choques efetivos – a nível microscópio as partículas são dotadas de uma energia denominada energia cinética. Tal energia esta associada ao movimento das partículas. Um gás possui uma energia cinética maior devido ao seu maior grau de liberdade das suas partículas que estão mais afastadas. Um líquido possui uma energia cinética menor que o do gás, uma vez que suas moléculas estão mais unidas. E o solido tem a energia cinética muito menor, pois, suas partículas têm o grau de liberdade mínima. 

Energia de ativação – é energia mínima necessária para que ocorra uma reação. Lembrando que quanto menor a energia de ativação maior será a velocidade da reação.

Existe um estado de transição entre reagente e produto, denominado complexo ativado, é momento onde ocorrem as condições citadas anteriormente ao mesmo tempo.


FATORES QUE INTERFEREM NA VELOCIDADE DA REAÇÃO
Como mencionado anteriormente à concentração interfere diretamente na velocidade da reação.


Superfície de contato é um dos fatores que afetam a velocidade da reação. Quando você está com aquela azia e quer solucionar seu problema a primeira coisa que vem a sua mente é o antiácido (efervescente) correto?



Ao adicioná-lo na água inteiro percebe uma efervescência lenta, mas, ao adicioná-lo triturado a efervescência em comparação com a anterior é mais rápida. A explicação deste fenômeno encontra-se a nível microscópico. Sendo que ao triturar o tablete a superfície de contato é maior, favorecendo que a reação aconteça de forma mais rápida, devido, aos choques das moléculas do solvente (água) com as moléculas do tablete (sal), tendendo a se chocarem mais, a velocidade de reação será maior.

Os estados físicos dos reagentes influenciam na cinética química de uma reação. Geralmente, os gases tendem a reagir mais rápido do que os líquidos, e estes mais rápidos do que os sólidos. Os gases apresentam um conteúdo energético na forma de energia cinética maior, as colisões entre as partículas, devido terem mais liberdade de movimento, são mais freqüentes, aumentando a possibilidade de choques efetivos.



A temperatura é um fator que interfere na rapidez de uma reação, porque aumenta a energia cinética do reagente, aumentando assim o numero de colisões e a probabilidade de choques efetivos. Um exemplo clássico são alimentos sofrendo resfriamento na geladeira. A baixa temperatura influencia na diminuição dos choques efetivos dos alimentos, logo, a deterioração dos mesmos se da de forma mais lenta. Mas, se o alimento permanece fora da geladeira à temperatura ambiente, a deterioração do mesmo se da de forma mais rápida.



Outro fator que altera a velocidade é a presença de um catalisador. Sendo este, uma substância que promove a diminuição da energia de ativação e consequentemente o mecanismo da reação, sem ser consumido durante a mesma. O catalisador cria um mecanismo alternativo para a reação e atua na etapa mais lenta do processo. O Gráfico 01 descreve uma reação realizada de duas formas (com a adição do catalisador e sem a adição do catalisador):



Tal processo ocorre de duas maneiras distintas:

  • Catálise homogênea – catalisador e reagentes no mesmo estado físico.
  • Catálise heterogênea – catalisador e reagentes em estados físicos diferentes


REFERÊNCIAS

FELTRE, Ricardo, Química. 6.ed São  Paulo:Moderna,2004

Disponível em http://www.brasilescola.com/quimica/cineticaquimica.html, acessado no dia 03 de Dezembro de 2012.

Disponível em http://www.grupoescolar.com/pesquisa/cinetica-quimica.html, acessado no dia 03 de Dezembro de 2012.

Disponível em http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/cinetica-quimica-1-fatores-que-interferem-na-velocidade-das-reacoes.html, acessado no dia 03 de Dezembro de 2012.

Disponível em http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.marco.eng.br/cinetica/trabalhodealunos/CineticaBasica/Figuras/influencia/infl007.gif&imgrefurl=http://www.marco.eng.br/cinetica/trabalhodealunos/CineticaBasica/influencia.html&usg=__udSScXlxigswIL12n303o-_Z-_w=&h=409&w=680&sz=69&hl=pt-PT&start=4&sig2=frus-YP5p1qBDn1flHZRwQ&zoom=1&tbnid=QObZ53bdE4j9VM:&tbnh=84&tbnw=139&ei=8uM0UavTG4e49gTUuYDgBw&um=1&itbs=1&sa=X&ved=0CDEQrQMwAw, acessado no dia 04 de Março de 2013.