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Cinética química (Velocidade média da reacção)

Cinética química

Cinética é parte da química de estuda a velocidade das relações química.

Velocidade de consumo e velocidade de formação

Quando temos uma reacção química no decorrer do tempo observamos que os reagentes são comidos e os produtos são formados se quisemos saber com que velocidade isso ocorre podemos obter a partir da variação da concentração de cada reagente ou produto pela variação do tempo.

Grandezas e unidades

GrandezasUnidadesOutras unidades
ConcentraçãoMol por litro (mol/l)Molar
TempoSegundo (s)Minutos (min), horas (h)
Velocidademol/lsM/s; mol/mim l; M/min…

Se tivermos uma reacção química

aA+bB → cC+dD

E pretendemos saber a velocidade de consumo da substância A ,B podemos conforme dissemos pela variação da concentração e variação de tempo com que isso ocorre.

 ∆[A]→ variação da concentração da substância A

∆[B]→ variação da concentração da substância B

vA→ velocidade media de consumo da substância A

vB→ velocidade media de consumo da substância B

∆t → variação do tempo

O sinal menos (-) e devido ao facto dessas substâncias estarem a serem consumidas. (os reagentes levam sempre sinal negativo).

De forma análoga podemos também obter a velocidade de formação da substância C e D;

∆[C]→ variação da concentração da substância C

∆[D]→ variação da concentração da substância D

vC→ velocidade media de formação da substância C

vD→ velocidade media de formação da substância D

Representação gráfica das concertações

aA+bB → cC+dD

Dissemos que as substâncias A e  B são consumidas ao longo de tempo isso significa que suas concentrações diminuem.

As substâncias C e D são formadas no decurso da reacção o que Quer dizer que suas concentrações aumentam no decorrer do tempo.

Velocidade média da reacção

Já sabemos calcular a velocidade de consumo e de formação agora como calcular a velocidade média da própria reacção?

No cálculo da velocidade média da reacção nos levamos em cota os coeficientes estequiometricos das substâncias e pode ser calculada usando qualquer uma das substâncias envolvidas na reacção.

aA+bB → cC+dD

vmed→ velocidade media da reacção.

Aplicação

Durante a decomposição da água oxigenada sua concentração varia de 0.2mol/l para 0.15mol/l durante os instantes de 20 e 30segundos calcule a velocidade media do seu consumo.

Resolução

A velocidade media de consumo da agua oxigenada e dada por;

2.Sabendo que a velocidade media de formação do amoníaco (NH3) e de 0.12mol/ls determine;

N2+3H2 –> 2NH3

a)a velocidade media de consumo de N2

b)a velocidade media de consumo de H2

c) a velocidade media da reacção

Resolução

A velocidade media de consumo de N2 e dada por;

Porem não temos a sua concentração mais como temos a velocidade de formação de NH3 significa que;

Vamos usar relações estequiometricas;

Sabemos que vNH3=0.12mol/ls

Dai podemos dizer que

b)vamos aplicar o mesmo procedimento

c) a velocidade media reacção e dada por:

Com isso podemos dizer que;


  
 

 3. Com base na reacção a baixo obtivesse a seguinte tabela



Tempo (s)

[A2]

[B]

[A2B]

0

0.8

 

 

2

0.6

0.7

 

4

 

 

0.1

6

 

0.45

 

a)Preencha a tabela

b)Calcule a velocidade média de consumo de A2 nos instantes 2 a 4 segundos

c) Calcule a velocidade média da reacção nos instantes 0 a 2 segundos

Resolução

Para preencher a tabela vamos se auxiliar em variações da concentração


Tempo (s)

[A2]

[B]

[A2B]

0

0.8

 

 

∆[1]

 

 

 

2

0.6

0.7

 

∆[2]

 

 

 

4

 

 

0.1

∆[3]

 

 

 

6

 

0.45

 


No inicio (quanto t=os) [A2B]=0 pois ainda não iniciou a sua formação


Tempo (s)

[A2]

[B]

[A2B]

0

0.8

 

0

∆[1]

 

 

 

2

0.6

0.7

 

∆[2]

 

 

 

4

 

 

0.1

∆[3]

 

 

 

6

 

0.45

 

Para o [A2]  ∆[1]=0.6-0.8=-0.2


Tempo (s)

[A2]

[B2]

[A2B]

0

0.8

 

0

∆[1]

-0.2

 

 

2

0.6

0.7

 

∆[2]

 

 

 

4

 

 

0.1

∆[3]

 

 

 

6

 

0.45

 

Agora vamos calcular ∆[1] para  B2 e [A2B]


Uma mol de A2 forma ½ mol de B2

1mol de A2→½mol de B2

0.2→∆[ B2]

∆[ B2]= ½ ×0.2=0.1

E Uma mol de A2 forma uma mol de A2B

1mol de A2→1mol de A2B

0.2→∆[ A2B]

∆[ A2B]=0.2

Para o [A2]  ∆[1]=0.6-0.8=-0.2


Tempo (s)

[A2]

[B2]

[A2B]

0

0.8

 

0

∆[1]

-0.2

0.1

0.2

2

0.6

0.7

 

∆[2]

 

 

 

4

 

 

0.1

∆[3]

 

 

 

6

 

0.45

 

O sinal menos (para B2 ) é devido ao faço de estar a ser consumido (nos reagentes sempre colocaremos sinal negativo pois estão a ser consumido)

Vamos calcular a [B2] quanto t =0s

[B2]=0.7-(0.1)=0.8

Vamos calcular [A2B] quanto t=2s

[A2B]=0.2+0=0.2


Tempo (s)

[A2]

[B2]

[A2B]

0

0.8

0.8

0

∆[1]

-0.2

0.1

0.2

2

0.6

0.7

0.2

∆[2]

 

 

 

4

 

 

0.5

∆[3]

 

 

 

6

 

0.45

 

 Vamos calcular ∆[2] para [A2B]

∆[2]=0.5-0.2=0.3


Tempo (s)

[A2]

[B2]

[A2B]

0

0.8

0.8

0

∆[1]

-0.2

0.1

+0.2

2

0.6

0.7

0.2

∆[2]

 

 

+0.3

4

 

 

0.5

∆[3]

 

 

 

6

 

0.45

 

Agora vamos calcular ∆[1] para A2 e B2

Uma mol de A2B forma uma mol de A2

1mol de A2B →A2 mol de B2

0.3→∆[ A2]

∆[ A2]= 0.3

Uma mol de A2B forma ½ mol de B2

1mol de A2B →½mol de B2

0.3→∆[ B2]

∆[ B2]= ½ ×0.3=0.15


Tempo (s)

[A2]

[B2]

[A2B]

0

0.8

0.8

0

∆[1]

-0.2

0.1

+0.2

2

0.6

0.7

0.2

∆[2]

-0.3

-0.15

+0.3

4

 

 

0.5

∆[3]

 

 

 

6

 

0.4

 

Vamos calcular a [B2]  e [A2B] quanto t =4s

[A2]=0.6-0.3=0.3

 [B2]=0.7-0.15=0.55


Tempo (s)

[A2]

[B2]

[A2B]

0

0.8

0.8

0

∆[1]

-0.2

0.1

+0.2

2

0.6

0.7

0.2

∆[2]

-0.3

-0.15

+0.3

4

0.3

0.55

0.5

∆[3]

 

 

 

6

 

0.45

 


Vamos calcular ∆[3] para [B2]

∆[3]=0.55-0.45=0.1


Tempo (s)

[A2]

[B2]

[A2B]

0

0.8

0.8

0

∆[1]

-0.2

0.1

+0.2

2

0.6

0.7

0.2

∆[2]

-0.3

-0.15

+0.3

4

0.3

0.55

0.5

∆[3]

 

-0.1

 

6

 

0.45

 

Agora vamos calcular ∆[3] para A2 e A2B

½ mol de B2 forma uma mol de A2

½ mol de B2 →1 mol de A2

0.1→∆[ A2]

∆[ A2]= 0.1×2=0.2

½ mol de B2 →1 mol de A2B

0.1→∆[ A2B]

∆[ A2B]= 0.1×2=0.2


Tempo (s)

[A2]

[B2]

[A2B]

0

0.8

0.8

0

∆[1]

-0.2

0.1

+0.2

2

0.6

0.7

0.2

∆[2]

-0.3

-0.15

+0.3

4

0.3

0.55

0.5

∆[3]

-0.2

-0.1

0.2

6

 

0.45

 


Vamos calcular a [A2]  e [A2B] quanto t =4s

[A2]=0.3-0.2=0.1

 [A2B]=0.5+0.2=0.7


Tempo (s)

[A2]

[B2]

[A2B]

0

0.8

0.8

0

∆[1]

-0.2

0.1

+0.2

2

0.6

0.7

0.2

∆[2]

-0.3

-0.15

+0.3

4

0.3

0.55

0.5

∆[3]

-0.2

-0.1

0.2

6

0.1

0.45

0.7

Resposta a nossa tabela depois de preenchida fica;


Tempo (s)

[A2]

[B2]

[A2B]

0

0.8

0.8

0

2

0.6

0.7

0.2

4

0.3

0.55

0.5

6

0.1

0.45

0.7

b) a velocidade média de consumo de A2 nos instantes 2 a 4 segundos é dada por

c) a velocidade média da reacção nos instantes 0 a 2 segundos pode ser obtida por qualquer uma das expressões

Irei usar


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