Cinética Química

Hoje falaremos um pouco sobre Cinética Química. Esse ramo da química, é o ramo onde estudaremos a velocidade das reações químicas, entendendo quais os motivos que podem fazer sua velocidade aumentar ou diminuir.

Fatores que influenciam a velocidade das reações:

Superfície de contato: Aqui vai um exemplo simples....os antiácidos...se estivéssemos com um puta azia e pudéssemos escolher entre um antiácido em pó e em comprimido, qual seria mais eficaz? Acertou quem pensou que o em pó seria o mais eficaz. Isso se da, pois em pó ele se espalha e ocorre sua absorção mais rapidamente. Dessa mesma forma ocorre em química, quando optamos por compostos em pó eles reagirão mais rapidamente do que em barras por exemplo, devido o aumento da superfície de contato

Concentração dos reagentes: Algumas reação química demoram um pouco a ocorrer, devido  a frequência de colisões efetivas que ocorrem ao seu decorrer. As colisões efetivas são os choques entre os átomos gerando novos compostos. Se numa reação temos pouco reagente, certamente demorará em ocorrer esses choques. Portanto se aumentarmos a concentração desse reagente no sistema, aumentara a frequência de colisões efetivas gerando produtos mais rapidamente. Vejamos o seguinte caso: Vamos imaginar que estamos numa festa... Se esta festa estiver muito vazia, certamente dificilmente iremos esbarrar em alguma pessoa, agora se estiver muito cheia, ao fazermos qualquer movimento iremos esbarrar em alguma pessoa.  Essa “festa vazia” indicará a reação com baixa concentração de reagentes, e a “festa cheia” indica a reação com maior concentração de reagentes onde ocorrem mais colisões efetivas.

Temperatura da reação: Quando aumentamos a temperatura de um reação Endotérmica (Ganha calor), aumentaremos a energia cinética dos reagentes, portanto, aumentará sua velocidade, sendo assim , há mais chances de ocorrer colisões efetivas mais rapidamente. No caso das reações Exotérmicas (perde calor) a queda de temperatura aumentará a velocidade da reação.

Adição de um catalisador: Como toda reação possui uma energia de ativação para que surjam os produtos, os catalisadores permitem que a reação tome um caminho alternativo, que exige menor energia de ativação. O catalisador é heterogêneo a reação, ou seja, estará em estado diferente aos reagentes... Se os reagentes forem líquidos, o catalisador será solido por exemplo. Esse catalisador não será consumido na reação.

Veja o gráfico:

A presença do catalisador diminuiu a Ea(energia de ativação) da reação e aumentou sua velocidade.

Aumento da pressão: O aumento da pressão na reação gasosa aproximará os reagentes e aumentará a frequência de colisões efetivas também, veja o exemplo:

Os gráficos de velocidade:

Nessa parte temos que tomar muito cuidado, nos vestibulares pode aparecer gráficos diversos como os à cima, vejamos:

Gráfico I: Nele indica a diminuição dos reagentes ao decorrer do tempo

Gráfico II: Apresente o aumento dos produtos ao decorrer do tempo de reação

Gráfico III: Neste gráfico observados a diminuição da velocidade ao decorrer do tempo

Velocidade da reação:

Após esse embasamento teórico, vamos ver qual a formula da velocidade para uma reação química.

Esta formula à cima indicara a velocidade média de uma reação química em determinados intervalos especificados no enunciado da questão. Quando falarmos em velocidade instantânea, basta pegarmos os valores do instante determinado e jogarmos na formula, como por exemplo, se eu pedisse parar calcularmos a velocidade instantânea no tempo t₁=0,10(seg) tendo como concentração nesse ponto  0,10 mol/L .

Lei da velocidade:

Dada a reação química fictícia:

aA + bB à cC + dD

Tal que, as letras maiúsculas são os elementos envolvidos na reação e as letras minúsculas serão seus coeficientes. Para não restar duvidas, veremos uma reação e poderemos explicar por ela:

NH₄ + NO₂ à N₂  + 2H₂O

Agora facilmente identificamos os coeficientes sendo  1,1,1 e 2 e os elementos evolvidos como NH₄, NO₂, N₂ e H₂O

Agora que identificamos o que precisamos vamos a formula geral da velocidade de uma reação.

V=k[A]^m[B]ⁿ

Onde:

K é uma constante de velocidade;

[A ],[B] indica a concentração dos reagentes;

m,n são números inteiros(0,1 ou 2);

Como para o Mal não há limites e sabemos que tem uns professores que preparam provas de vestibular que não comem ninguém a anos, e fazem de tudo para foder  colocando exercícios de tabela da seguinte maneira abaixo:

Ex 1: Dada a tabela abaixo e de acordo com a formula V=k[A]^m [B]ⁿ

Nº do experimento	[A]	[B]	V. Iniciais
1	0,100	0,100	4x10-5
2	0,100	0,200	4x10-5
3	0,200	0,100	16x10-5

a    

 a            a)   Determine a lei da velocidade

b      b)  O valor da constante da reação

Vendo uma coisa dessas vocês se perguntam: E agora José?

Como vou resolver se não foi fornecido os valores de m e n da formula?

Simples nesse caso seguiremos o conceito de dividir os valores atribuídos na formula de um experimento pelos valores de outro, para isso, por exemplo, temos que pegar 2 experimentos que quitem pelo menos o valor de m ou n.

Obtendo o valor de m:

Se quisermos obter o valor de m, pegaremos os experimentos 3 e 2 pois dessa forma quitaremos o coeficiente n, veja como ficara a relação entre as formulas

Agora basta substituir os valores atribuídos e chegaremos a equação abaixo:

Experimentos 3 e 2:

Agora podemos cortar alguns valores;

I – como o valor de k será igual para ambos os casos, podemos cortar a incógnita;

II – como os valores que serão elevados a n são iguais, não importa qual seja o valor de n, a divisão desses termos dará 1;

Portanto, chegaremos a seguinte equação 

Onde por fim, chegaremos a seguinte equação:

4 = 2^m

 Tal que para que 2^m = 4, logo: m = 2

 Obtendo o valor de n:

Agora basta fazermos a mesma coisa com as reações 1 e 2 para obtermos o valor de n:

Como sabemos, podemos cortar as constantes K no sistema e  os valores que estão elevados ao coeficiente m, por fim ao dividirmos uma equação pela outra teremos que:

1 = 2ⁿ

Portanto  para que 2ⁿ = 1 ,teremos que  n = 0 , pois qualquer numero elevado a zero será 1.

Agora que encontramos os valores podemos responder as  perguntas:

    

       a) A lei da velocidade para estes experimentos será  V=k[A]² +[B]⁰

b   b) O valor da constante K pode ser obtido através da atribuição dos dados de qualquer experimento na formula V=k[A]² +[B]⁰ , portanto escolheremos o experimento 2 :

4x10^-5 = k[0,100]² +[0,200]⁰   à 4x10^-5 = k[0,100]²

K =  4x10^-5 / [0,100]²   à k = 4x10^-3

Nomenclatura Ácido Base

Hoje veremos como nomear ácidos e bases em química. Mas primeiros de tudo, Como identificamos um acido e uma base?

Na química, ácidos são compostos que possuem o átomo Hidrogênio seguido por um ametal, como por exemplo o HCl. As bases por sua vez, são compostos que contem o grupo funcional  Hidroxila ligada a um metal, como por exemplo o NaOH.

Acidos:

Agora que sabemos como identifica-los, veremos como é dada sua nomenclatura.

No caso dos Ácidos, eles serão divididos em Hidroxiácidos e Oxiácidos.

Hidrácidos:

Os Hidroxiacidos serão ácidos que apenas contem o átomo de hidrogênio ligado a um ametal como por exemplo o HCl, segue abaixo a nomenclatura de alguns hidroxiacidos:

HCl – Ácido Clorídrico;

HF – Ácido Fluorídrico;

HBr – Ácido Bromídrico;

HI – Ácido Iodrídrico;

Como observado , a nomenclatura desses tipos de ácidos seguem um padrão tal que:

Primeiramente, ao se constatar que o composto é um ácido, sua nomenclatura começará com a palavra Acido, posteriormente , entrará o nome do composto em questão e por fim , utiliza-se o sufixo IDRICO, gerando o padrão apresentado a cima.

Oxiácidos:

  Os Oxiácidos, são compostos que além do átomo de Hidrogênio, possuem o átomo de Oxigênio como por exemplo o famoso H₂SO₄. Sua nomenclatura segue uma variação de acordo com o numero de oxidação do composto central de acordo com a seguinte tabela abaixo

Numero de Oxidação	Sufixo utilizado
7	Per[nome do átomo central]ico
5 e 6	ico
3 e 4	oso
1 e 2	Hipo[nome do átomo central]oso

Veja o exemplo citado à cima:

H₂SO₄  :

  Sabendo que o nox do oxigênio é -2 e como temos 4 átomos de oxigênio presentes , teremos 4x(-2)= -8

Tendo o nox do Hidrogênio como +1 e tendo 2 átomos de hidrogênio presentes, teremos 2x(1) = 2

Portanto ao somarmos -8+2=-6 ; Isto implica que o nox do Enxofre(S) para poder zerar o sistema será +6, portanto o acido terá a seguinte nomenclatura :

H₂SO₄  - Ácido Sulfúrico

Obs: A palavra Sulfu vem do latin e é utilizada para a denominação dos compostos que possuem enxofre na química.

Seguindo o mesmo esquema, nomearemos outro acido:

HNO₃ – Teremos:

 O: 3x(-2)=-6

H = 1

Portanto o Nox do Nitrogênio será 5 para zerar o nox total, desta forma o nome do composto HNO₃ será Ácido Nítrico.

Bases:

Agora que estudamos os Ácidos, seguiremos para a nomenclatura das bases. Como vimos, estas são compostos quais possuem  Hidroxila ligadas a um metal. Neste caso também teremos uma variação, porem mais simples.

Bases de metais de nox fixos:

Este tipo de base, é proveniente de metais de família 1A(nox 1) e 2A(nox 2).A Hidroxila por sua vez possui nox -1. Sua nomenclatura começará com a palavra Hidróxido de.... e seguirá o nome do metal a sua frente, vejamos alguns exemplos :

NaOH – Como o nox do Na= +1 e do OH=-1 , o nox total já será zero, portanto basta apenas nomeá-lo como Hidróxido de Sódio

KOH – Hidróxido de Potássio

Mg(OH)₂ – Neste caso temos 2 Hidroxilas pois o nox do Mg=+2, portanto com o uso de duas Hidroxilas, o nox total será zero. Este composto chama-se Hidróxido de Magnésio

Bases de Metais de nox não fixos :

São bases provenientes de metais das outras famílias posteriores a família 2A, como não possuem nox fixo, suas nomenclaturas seguem o modelo abaixo:

Fe₂OH – Hidróxido de Ferro II

Fe₄OH – Hidróxido de Ferro IV

Cu₂OH – Hidróxido de cobre II

O mol

Olá, hoje falaremos sobre o mol, na minha época de vestibulando, sempre fazia um baita confusão, ao se falar que um mol de qualquer coisa equivale a constante de Avogadro 6,022x10²³.

Primeiro de tudo, o que é o mol? Mol não é nada mais nada menos do que uma molécula de determinada substância. Veja o exemplo:

O¹⁶ à 1 mol de oxigênio = 16g = 6,022x10²³

C¹² à 1 mol de carbono = 12g = 6,022x10²³

Como vimos o conceito mol significa que um mol de QUALQUER elemento será o valor de sua massa. Os exercícios que envolvem esses conceitos são facilmente resolvidos por uma simples regra de três.

Exemplo: Em um tubo de ensaio foi encontrado certa quantidade de carbono tal que ao ser retirado e pesado em uma balança, os cientistas responsáveis estabeleceram que de acordo com a balança, havia sido pesado 24,12x10¹² de carbono. Qual a massa de carbono foi pesada? Esta massa equivale a quantos mols de carbono? Dado: 1 mol de carbono = 12g

Primeiro passo:

Se 1 mol de carbono = 12g à      12g -------------> 6,022x10²³

                                                                     X g -------------->24,12x10¹²

Desta forma obtemos que o valor pesado de carbono foi de 4,8x10^-10 g.

Ao aplicarmos uma nova regra de três encontramos quantos mols equivale a massa encontrada:

1mol --------------> 12g

            Xmol --------------> 4,8x10^-10g

Desta forma obtemos que o valor pesado equivale a 4x10^-11 mols de carbono.

Esse resultado também pode ser encontrado a partir dos dados fornecidos no inicio, ignorando o valor da massa encontrada.

1mol -------------> 6,022x10²³

  Xmol --------------> 24,12x10¹²

Desta forma, também chegamos ao valor ao valor 4x10^-11 mols de carbono. 

Tabela Periódica dos Elementos

Hoje falaremos um pouco da tabela periódica dos elementos químicos. Como podemos observar na tabela abaixo, ela possui algumas cores, os elementos em preto, são classificados como metais; os elementos em amarelo são classificados como semi-metais; os elementos nas cores rosa são classificados como ametais, e por fim os elementos na cor azul, são denominados gases nobres.

^{Como observado, há 2 fileiras abaixo da tabela que também possuem uma coloração diferente, estas fileiras são lantanídeos e actinídeos, e são denominadas metais de transição interna.}

Vocês devem estar se perguntando, o que significa esses números presente à cima e abaixo de cada elemento, correto? Pois bem, o numero a cima representa o numero atômico do elemento, e o numero abaixo representa sua massa. Observe:

₁₂C⁶ à Esta representação está nos dizendo que o numero atômico do carbono é 6 e sua massa é 12. Ao pesquisarem na internet ou em livros, pode ser que haja uma inversão nas posições do numero atômico e do numero de massa, mas para poder identificar qual será cada um deles é simples, o Numero Atómico SEMPRE será menor que a massa do elemento.

A tabela periódica, é dividida em famílias e períodos como podemos observar, as divisões horizontais marcam os períodos, e as divisões verticais portanto marcam as famílias dos elementos. Para que não Haja duvidas, tomemos como exemplo o elemento Na(Sódio):

Como observamos o Sódio está na família 1A e encontra-se no terceiro período. Essas divisões utilizadas, as famílias facilitam na localização do elemento na tabela. Quanto as divisões em períodos, estas indicarão o sub nível energético de valência do elemento, mas veremos isso posteriormente em atomística.

Quanto as famílias, teremos como as mais importantes as seguintes :

1A ou I – Metais Alcalinos à Elementos: H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.

2A ou II – Metais Alcalino Terrosos ­à Elementos : Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra.

6A ou VI – Calcogênios à Elementos : O, S, Se, Te, Po.

7A ou VII – Halogênios à Elementos : F, Cl, Br, I, At.

8A ou VIII – Gases Nobres à Elementos : He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.

Como o intuito deste blog é a fácil gravação e aprendizado dessa matéria, para guardarmos cada elemento presente em cada família, utilizaremos algumas frases que podem ser uteis na memorização de cada uma delas:

Família 1A à Hoje Li Na Kama Robson Crosué Frances.

Como observamos as letras destacadas são as iniciais dos elementos presente nessa família.

Família 2A àBela Magrela Casou com  Sr. Barão Ratão.

Nesta frase também observamos as iniciais de cada elemento.

Família 6A à OS SeTe Porquinhos.

Da mesma forma, agora foram destacados os elementos O, Se, Te, Po.

Família 7A à Ficou Claro, Brama Imita Antártica.

Obs: Bhrama foi escrita “Brama” propositalmente para melhorar a memorização do elemento Bromo.

Família 8A à Hélio Nervoso Arrancou o Kravo da Xereca da Renata.

Os Semi-metais, apesar de não representarem apenas uma família na tabela, também possuem uma frase para uma fácil memorização : Bunda de Silicone Gera A subir o Tesão da Porra.

Nesta frase encontram-se destacados os elementos B, Si, Ge, Ab, Te, Po.