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