A velocidade de uma reação global, quando composta de várias etapas, é:

A velocidade de uma reação global, quando composta de várias etapas, é:

reagentes numa solução acarretará no aumento do número de colisões e, em conseqüência, um aumento da velocidade da reação. Para uma reação genérica: a A + b B � Produtos, A velocidade da reação é dada pela expressão: v [ ] [ ]A B k x y= Onde os valores de “x” e “y” são determinados experimentalmente. Esta equação é conhecida pelo nome de LEI DA VELOCIDADE. Para as reações elementares os valores dos expoentes são iguais aos coeficientes das substâncias na equação química. Na reação 2 NO(g) + H2(g) � N2O(g) + H2O(g) a equação da velocidade é v = k.[NO]2.[H2]. ORDEM DE UMA REAÇÃO Os expoentes da equação da velocidade caracterizam a ordem da reação. Assim, no exemplo: � A reação é de 3ª ordem ( 2 + 1 = 3). � Em relação ao NO, a reação é de 2ª ordem. � Em relação ao H2, a reação é de 1ª ordem. Se uma reação ocorrer em várias etapas sua velocidade é dada pela etapa mais lenta. A + A � A2 (etapa lenta) A2 + B � A2B (etapa rápida) 2 A + B � A2B (reação global) A velocidade desta reação será dada por: v = k . [A]2 Exercícios: 01) A velocidade de uma reação química depende: I. Do número de colisões entre moléculas na unidade de tempo. II. Da energia cinética das moléculas envolvidas na reação. III. Da orientação das moléculas. Estão corretas as alternativas: a) I, II e III. b) somente I. c) somente II. d) somente I e II. e) somente I e III. 02) Das proposições abaixo, relacionadas com cinética química, a única falsa é: a) A velocidade de uma reação pode ser medida pelo consumo dos reagentes na unidade de tempo. b) A colisão entre as partículas químicas é necessária para que haja reação. c) Temperatura e catalisador são fatores que influenciam na velocidade de reação. d) A concentração dos reagentes afeta a velocidade de reação. e) A natureza dos reagentes não exerce influência na velocidade de reação. 03) A velocidade de uma reação global, quando composta de várias etapas, é: a) Média das velocidades das etapas. b) Determinada pela velocidade da etapa mais rápida. c) Determinada pela velocidade da etapa mais lenta. d) Determinada pela soma das constantes de velocidade de cada reação. e) Determinada pela soma das velocidades individuais das etapas. 04) O carvão é combustível constituído de uma mistura de compostos ricos em carbono. A situação do combustível, do comburente e a temperatura utilizada favorecerão a combustão do carbono com maior velocidade é, respectivamente: a) carvão em pedaços, ar atmosférico, 0°C. b) carvão pulverizado, ar atmosférico, 30°C. c) carvão em pedaços, oxigênio puro, 20°C. d) carvão pulverizado, oxigênio puro, 100°C. e) carvão em pedaços, oxigênio líquido, 50°C. 05) A reação A + 2 B � P se processa em uma única etapa. Qual a velocidade desta reação quando K = 0,3 L/mol . min, [A] = 2,0 M e [B] = 3,0 M ? a) 5,4. b) 4,5. c) 1,8. d) 18,0. e) 54. Prof. Agamenon Roberto CINÉTICA QUÍMICA www.agamenonquimica.com 6 06) Na decomposição térmica da amônia expressa pela equação: 2 NH3 (g) � N2 (g) + 3 H2 (g) Duplicando-se a concentração molar de NH3, a velocidade da reação ficará: a) inalterada. b) duas vezes maior. c) três vezes maior. d) quatro vezes maior. e) seis vezes maior. 07) A tabela abaixo apresenta os valores das velocidades de reação e as correspondentes concentrações em mol/L dos reagentes em idênticas condições, para o processo químico representado pela equação: 3X + 2Y � Z + 5W velocidade [X] [Y] 10 5 10 40 10 10 40 10 20 A equação de velocidade desse processo é: a) v = k [X]3 [Y]2. b) v = k [X]2 [Y]2. c) v = k [X]0 [Y]2. d) v = k [X]2 [Y]0. e) v = k [X]2 [Y]3. 08) Num laboratório foram efetuadas diversas experiências para a reação: 2 H2(g) + 2 NO(g) � N2(g) + 2 H2O(g) Com os resultados das velocidades iniciais obtidos, montou-se a seguinte tabela: Experimento [H2] [NO] v (mol/l.s) 1 0,10 0,10 0,10 2 0,20 0,10 0,20 3 0,10 0,20 0,40 4 0,30 0.10 0,30 5 0,10 0,30 0,90 Baseando-se na tabela anterior, podemos afirmar que a lei de velocidade para a reação é: a) v = k. [H2]. b) v = k. [NO]. c) v = k. [H2].[NO]. d) v = k. [H2]2.[NO]. e) v = k. [H2].[NO]2. 09) Considerando a reação: NO2(g) + CO(g) � NO(g) + CO2(g) que ocorre em uma única etapa e que, numa dada temperatura, apresenta a lei experimental de velocidade dada por v = k.[NO2].[CO], é correto afirmar que essa reação é de: a) 3ª ordem e molecularidade 2. b) 2ª ordem e molecularidade 3. c) 3ª ordem e molecularidade 3. d) 2ª ordem e molecularidade 2. e) 5ª ordem e molecularidade 5. 10) Para uma reação elementar do tipo: A + 2 B � C, Pode-se afirmar que: a) A velocidade de consumo de A é igual à velocidade de formação de C. b) A velocidade de consumo de B é a metade da velocidade de formação de C. c) A soma das velocidades de consumo de A e B é igual à velocidade de formação de C. d) A velocidade da reação é dada pela relação v = k.[A].[B]. e) A reação de segunda ordem. 11) A combustão do butano (C4H10) corresponde à equação: C4H10 + 13/2 O2 � 4 CO2 + 5 H2O + energia Se a velocidade da reação for 0,05 mol de butano por minuto, qual será a massa de CO2 produzida em 1 hora? Dados: C = 12 g/mol; O = 16 g/mol; H = 1 g/mol. a) 880g. b) 264g. c) 8,8g. d) 528g. e) 132g. 12) (Covest-99) Uma boca de fogão a gás queima 5 L de butano (C4H10) por hora. Qual a velocidade da produção de gás carbônico nesta reação em L/hora, nas mesmas condições de temperatura e pressão? Resp: 20 L / hora Prof. Agamenon Roberto CINÉTICA QUÍMICA www.agamenonquimica.com 7 EXPERIÊNCIAS FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO � TEMPERATURA Material: 1) Comprimido efervescente. 2) Água gelada. 3) Béquer. 4) Lâmina de corte. Procedimento: a) Coloque 100 mL de água da torneira em um béquer, 100 mL de água gelada em outro, 100 mL de água a 40ºC em um terceiro béquer e 100 mL de água em ebulição em um quarto béquer. b) Corte o comprimido em 4 partes iguais e coloque uma parte em cada béquer. c) Anote, para cada béquer, o tempo que leva para que todo o comprimido se decomponha. . Comentários: 1) A velocidade da reação foi influenciada pela temperatura da água? 2) Qual a influência do aumento da temperatura sobre a velocidade da reação? � SUPERFÍCIE DE CONTATO Material: 1) Comprimido efervescente. 2) Béquer. 3) Lâmina de corte. Procedimento: a) Coloque 100 mL de água da torneira em cada béquer. b) Corte em duas partes iguais o comprimido efervescente. A primeira parte deixar sem fragmentar e a segunda parte triturar em finas partículas. c) Colocar as duas partes, uma em cada béquer, anotar o tempo que estas partes levam para se dissolver. Comentários: a) A reação de decomposição do comprimido se processa com igual velocidade em cada

A velocidade de uma reação global, quando composta de várias etapas, é:
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A velocidade de uma reação global, quando composta de várias etapas, é:

Conforme explicado no texto Lei da velocidade das reações químicas, a equação usada para representar a lei da velocidade de uma reação é dada pelo produto entre a constante característica da reação numa determinada temperatura e as concentrações dos reagentes elevadas aos seus respectivos expoentes: v = k . [A]α. [B]β.

Veja um exemplo:

2NO(g) → N2O2(g)

A equação da velocidade dessa reação é dada por: v = k . [NO]2.

Isso significa que em todos os casos o expoente da concentração do reagente será exatamente igual ao seu coeficiente na reação?

Não. Isso só aconteceu nesse caso porque se trata de uma reação elementar, ou seja, é uma reação que ocorre numa única etapa, sem compostos intermediários. Nos casos em que a reação não for elementar, os expoentes devem ser determinados experimentalmente. Mas, como isso é feito? E como é possível saber se a reação é elementar ou não?

Bem, vamos considerar outra reação:

CO + NO2 → CO2 + NO

Digamos que um cientista realizou essa reação diversas vezes, alterando a concentração dos reagentes de formas diferentes, mas mantendo a temperatura constante. Ele obteve os seguintes dados:

Observe que, da primeira para a segunda etapa, ele dobou a concentração do CO, o que não alterou a velocidade da reação.

Portanto, o expoente dessa substância é zero. Como qualquer número elevado a zero é igual a 1, o CO não participa da equação da velocidade da reação.

Agora, veja que do 2º experimento para o 3º dobrou-se a concentração do NO2, o que fez com que a velocidade da reação quadruplicasse.

Assim, o expoente da concentração dessa substância na equação da velocidade das reações é igual a 2 (4/2).

Desse modo, descobrimos qual é a equação da velocidade dessa reação: v = k . [NO2]2.

Veja que nesse caso o expoente na equação não foi igual ao coeficiente na reação. Portanto, podemos concluir que essa reação não é elementar. Depois de verificar experimentalmente a lei da velocidade, o cientista deveria então sugerir um mecanismo que explicasse essa reação, ou seja, ele deveria propor um conjunto de etapas coerentes com os dados experimentais desse processo.

Foi proposto o seguinte mecanismo:

Etapa 1 (lenta):  NO2(g) +  NO2(g) → NO3(g) + NO(g)
Etapa 2 (rápida):NO3(g) + CO(g) → CO2(g) + NO2(g)

Equação global:CO + NO2 → CO2 + NO

Veja que a lei da velocidade experimental coincide com a etapa mais lenta:

vglobal = vetapa lenta

k . [NO2]2 = k . [NO2] . [NO2]

Isso nos mostra que, em qualquer mecanismo, a etapa determinante da taxa de desenvolvimento de uma reação será sempre a etapa lenta, ou seja, a taxa de desenvolvimento da reação global será proporcional apenas às concentrações dos reagentes que participaram da etapa lenta.

É importante determinar corretamente esses expoentes porque são eles que irão indicar qual é a ordem da reação.

Por Jennifer Fogaça

Graduada em Química