Factores que afectam a velocidade das reacções químicas e lei da velocidade

1.Factores que afectam a Velocidade das reacoes quimicas

1.1.Superfície de contacto

1.2.Concentração dos reagentes

1.3.Temperatura dos reagentes

1.4.Canalizadores

1.1. Superfície de contacto

Imaginemos que queremos cozinhar alimentos em uma panela e o fogo só entra em contacto com uma pequena parte da panela é claro que a cozedura ira demorar.

Com isso podemos concluir que quanto maior for a superfície de contacto maior será a velocidade da reacção química
e quando menor for a superfície de contacto menor também será a velocidade.

1.2.Concentração dos reagentes

A velocidade das reacções químicas esta directamente ligado a concentração dos reagentes .

1.3.Temperatura dos reagentes

A velocidade das reacções químicas e a temperatura se relaciona pela expressão;

1.4.Canalizadores

Canalizadores substâncias usadas para acelerar as reacções químicas (não participam nas reacções)

2. Lei da Velocidade

Dissemos que a velocidade é proporcional a concentração do dos reagentes e segundo Guldbeng-Waag pode ser escrita como sedo;

Onde;

v→ velocidade da reacção

k → Constante de velocidade

[R1]→ Concentração do reagente 1

[R2]→ Concentração do reagente 2

Para escrever a equação da velocidade só levamos em conta substâncias no estado gasoso e aquosa.

1.Dada a equação elementar  aA(g)+bB (g)→ cC+dD  determine a expressão da velocidade

 v=k[A]^a[B]^b

Aplicação

2.Para as equações abaixo determine a expressão da lei da velocidade

a)3A(g)+2B (g)→ cC 

Nota; a substância A não entra pois esta no estado líquido. Na lei da velocidade só entram substâncias no
estado gasoso e aquosa.

c)CaCO3(s)→Ca03(s)+CO2(g)

v=k

3.Ordem de una equação da velocidade

Ordem de una equação da velocidade corresponde a soma dos expoentes das substâncias obtidas na equação da velocidade.

Considere a equação 4HBr(g)+ O2(g)→H2O(g)+Br2(g)

Que se processa segundo os mecanismo;

HBr+O2→HBrO2 (etapa lenta)

HBrO2+HBr→2HBrO (etapa rápida)

HBrO+HBr→H2O+HBr2 (etapa rápida)

a) Escreve a equação da velocidade

b) Qual é a ordem

c) O que acontece se duplicamos a concentração de HBr

Resolução

a)Para escrever a equação da velocidade sempre consideramos a etapa lenta o que significa que vamos usar a etapa HBr+O2→HBrO2

v=k[Hbr][O2]

b)O expoente de HBR é um logo x=1 e o expoente de O2 também é um y=1 logo a reacção é de ordem x+y=1+1=2 a equação é de segunda ordem

c) Se duplicamos a concentração de HBr a nova velocidade será;

v2=k[2Hbr][O2]

v2=2k[Hbr][O2]

v2=2v

res; a velocidade duplica 

4. Equações não elementares

Nas equações não elementares os coeficientes x e y da lei da velocidade devem ser obtidos por meio de cálculos.

Exemplo: Para a reacção entre H2 e NO, foram obtidos os seguintes valores experimentais: 2H2(g)+2NO(g)→ N2(g)+ 2H2O(l)

Experiência	[H2]	[NO]	Velocidade
I	0.001	0.001
II	0.002	0.001
III	0.002	0.002

Determine;

a)A equação da velocidade

b) A ordem

c)O valor da constante de velocidade

d)A unidade da constante de velocidade

Resolução

a)A equação da velocidade é 

 

Temos que determinar os valores dos coeficientes x e y para isso usar os dados do experimento.

Para calcular o valor de x vamos dividir os dados da experiência 1 pelos dados da experiencia 2.

 

Para calcular o valor de y vamos dividir os dados da experiência 2 pelos dados da experiência 3.

 

Agora que sabemos que x=1 e y=2 podemos escrever a equação da velocidade como sendo;

b)a ordem é a soma do expoentes x+y=1+2=3

Rep;Terceira ordem

 c) já temos a lei da velocidade ,para determinar o valor da constante de velocidade basta na equação da velocidade substituir os valores (em um dos experimentos)

  

d) Para determinar a unidade da equação da velocidade vamos usar ;

 4.Energia de activação

Existe uma energia mínima necessária para que as partículas comecem a reagir a qual chamamos de energia de activação quanto maior for essa energia mais rápida será a reacção.

Reacção exotérmica é aquela que se verifica com libertação de calor a energia dos reagentes e menor que a energia dos produtos logo ∆H <0.

Reacção endotérrmica é aquela que se verifica com absorção de calor a energia dos produtos é menor que a energia dos reagentes logo ∆H> 0.

Processo de uma reacção química

Onde

Ec→ Energia do complexo activado

Ea→ Energia de activação

Er→ Energia dos reagentes

Ep→ Energia dos produtos

∆H→ variação da etalpia

 

Aplicação

1.Com base no gráfico da reacção 3A(g)+2B (g)→ cC 

Determine

a)Energia do complexo activado

b)Energia de activação

c)Energia dos reagentes

d)Energia dos produtos

e)Variação da etalpia

f)Diga se reacção é endotérrmica ou exotérmica

Resolução

Vamos representar todos pedidos no diagrama

a)Energia do complexo activado é igual a 12kJ

b)Energia de activação é igual a 9kJ

c)Energia dos reagentes é igual a 3kJ

d)Energia dos produtos é igual a 7kJ

e)Variação da etalpia é igual a 4kJ

f)Como ∆H> 0 a reacção é endotérrmica