a velocidade da reação representa a velocidade com que os reagentes são consumidos ou a velocidade que os produtos são formados. Show
A velocidade de uma reação representa a maneira como essa reação se desenvolve ao longo de um certo tempo. Enquanto que a estequiometria relaciona as quantidades de reagentes ou de produtos de uma certa reação química. Sendo assim, trabalharemos com a massa, com o volume e o número de mols das substâncias que participam da reação. Velocidade da reaçãoNo início de uma reação química, a quantidade ou concentração de reagentes é muito grande e vai diminuindo com o passar do tempo para a formação dos produtos. A quantidade ou concentração dos produtos no início é igual a zero, logo, com o passar do tempo aumenta consideravelmente. Assim, a velocidade de uma reação representa a velocidade com que os reagentes são consumidos ou a velocidade com que os produtos são formados. O cálculo da velocidade é determinado pela razão entre a variação da concentração dos reagentes ou dos produtos, e o intervalo de tempo no qual a reação ocorreu. A concentração é expressa em [ ], e sua unidade é mol/L. A variação de tempo é expressa em ∆t, podendo ser usadas as unidades em hora, minuto e segundo. A fórmula da velocidade é representada por: ∆t = intervalo de tempo, e é representado por: tfinal – tinicial ∆[ ] = [final] – [inicial] Fatores que alteram a velocidade da reaçãoAlguns fatores podem alterar a velocidade de uma reação química como a concentração, a temperatura, a pressão, a superfície de contato e a presença de catalisador. TemperaturaAumentando a temperatura ocorre um maior estado de agitação das moléculas, com maiores probabilidades de colisão entre elas. Assim temos um aumento na velocidade da reação. PressãoAlém da temperatura, o aumento da pressão aumenta a velocidade da reação, se pelo menos um dos reagentes estiver no estado gasoso. Isso porque, se comprimirmos os reagentes, eles se aproximam, aumentando a taxa de colisão entre eles, formando mais produtos. Concentração dos reagentesAlém disso, outro fator a ser levado em consideração é o aumento da concentração dos reagentes. Isso promove o aumento do número de choques entre as moléculas. Assim a velocidade da reação química aumenta. Superfície de contatoQuanto maior for a superfície de contato dos reagentes, maior será a probabilidade de contato entre eles. Dessa maneira, temos uma velocidade da reação maior. Vamos citar um exemplo para facilitar a compreensão: dissolvemos um comprimido inteiro efervescente em um copo com água, ou o mesmo comprimido quebrado em vários pedaços em um copo com água. Dessa forma, quem irá se dissolver mais rápido? O comprimido que foi quebrado, pois quanto mais particulado estiverem as moléculas dos reagentes, maior será sua superfície de contato com a água do copo. Presença de um catalisadorA presença de um catalisador nas reações químicas promove a aceleração dessas reações através da diminuição da energia de ativação. Além disso, o catalisador participa da reação, sendo recuperado ao final da mesma. Imagem 1: Gráfico demonstrando a velocidade de uma reação com e sem o catalisador. Fonte da imagem: querobolsa.com.brNo gráfico acima, que relaciona energia com o caminho da reação, podemos verificar que a energia de ativação necessária para que as reações ocorram foi menor na reação com presença de catalisador. Observação: a energia de ativação é a energia necessária para que ocorra uma reação. Como vamos trabalhar a estequiometria com a velocidade?Os cálculos estequiométricos estão baseados nas Leis Ponderais, como na Lei de Conservação das Massas, onde a soma das massas dos reagentes é igual a soma das massas dos produtos. Além disso, é também baseado na Lei de Proust, a lei das proporções constantes. Em primeiro lugar, devemos interpretar uma reação química, sabendo que antes da seta estão localizados os reagentes, e após a seta estão os produtos. A + B → C + D Assim, essa reação significa que: A + B reagem entre si, formando como resultado C + D. Devemos sempre ter as mesmas quantidades dos elementos nos reagentes e nos produtos, promovendo o balanceamento da reação. Assim como uma regra, podemos sempre deixar os átomos de hidrogênio e de oxigênio para o final do balanceamento. Uma dica básica, geralmente nos cálculos estequiométricos, o enunciado dá informações sobre X elemento. Mas a pergunta pede sobre Y elemento. Assim, você terá que relacionar os dois, por meio de uma regra de três. Ademais, os enunciados e as perguntas das questões abordam dados relativos às massas, ao volume e ao número de mols das substâncias. Podemos relacionar na estequiometria 1 mol com a massa molar das substâncias, com o volume (22,4l nas CNTP) e com o número de moléculas, equivalente a 6,0 x 10²³. Nesse sentido, o mol dentro de uma reação química é o número que se encontra na frente de cada substância. Exercício resolvido(UNEB-BA-2013) A amônia é produzida industrialmente pela reação: N2(g) + H2(g) → NH3(g) Dados: massa molar H2 = 2 g/mol Numa certa experiência a velocidade de consumo do gás hidrogênio foi de 120 g por minuto. Portanto, a velocidade de formação do gás amônia nessa experiência, em mols/minuto será: Resolução:Primeiramente devemos observar se a reação está balanceada. Verificamos que temos nos reagentes dois átomos de nitrogênio e do lado dos produtos temos apenas um átomo de nitrogênio. Devemos então multiplicar a amônia (NH3) por dois, isso resultará em dois átomos de nitrogênio e seis átomos de hidrogênio. N2(g) + H2(g) → 2 NH3(g) Agora iremos verificar as quantidades do átomo de hidrogênio: no lado dos reagentes temos dois átomos, e no lado dos produtos, temos seis átomos (2 x 3). Equação balanceadaEntão devemos acrescentar o número três na frente do gás hidrogênio, ficando a reação: N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) Com isso, balanceamos a nossa reação, pois todos os elementos estão distribuídos na mesma quantidade em ambos os lados da reação. Então iremos realizar os cálculos solicitados pelo enunciado. Devemos relacionar o hidrogênio e a amônia. Mas a estequiometria da reação está baseada no número de mols, enquanto o exercício está em gramas. Então devemos passar para número de mol: Foi dado no enunciado a massa molar do hidrogênio então: 2 g ______ 1 mol 120 g _____ x 2 x = 120 x = 60 mol Assim, iremos calcular a velocidade da amônia: 3 mol H2 _______ 2 mol NH3 60 mol _______ x 3 x = 60 x 2 x = 40 mol Logo: V[NH3] = 40 mol/minuto De acordo com a equação: 2 NO2(g) + 4 CO(g) → 1 N2(g) + 4 CO2(g) Admita que a formação do N2(g) tem uma velocidade média constante igual a 0,05 mol/min. Assim a massa de CO2, em gramas, formadas em 1 hora é: Dados: massa molar CO2 = 44 g/mol Resolução:Novamente, em primeiro lugar observamos se a reação está balanceada. Temos nos reagentes dois átomos de nitrogênio e nos produtos a mesma quantidade. Além disso, temos também quatro átomos de carbono nos reagentes e quatro átomos de carbono nos produtos. Por fim, temos oito átomos de oxigênio nos reagentes (4 + 4) e oito átomos de oxigênio nos produtos (4 x 2). Então a reação está balanceada. Agora vamos passar a velocidade do N2 para horas, porque o enunciado pede a resposta em horas. Temos que 1 hora é equivalente a 60 minutos. 0,05 mol _____ 1 minuto x _____ 60 minutos x = 3 mol/hora Agora ele compara no exercício o N2 com o CO2 e pede a massa em gramas. Então devemos usar a massa molar do CO2, que consta do enunciado. Mas primeiro iremos calcular o número de mols do CO2, utilizando os coeficientes estequiométricos da reação. 1 mol N2 _____ 4 mol CO2 3 mol N2 _____ x x = 3 x 4= 12 mol CO2 Agora calculamos a massa do CO2: 44 g CO2 _____ 1 mol x _____- 12 mol x = 44 x 12 = 528 g/hora Resumo da aula em vídeoExercícios1)(UFF-RJ-2012)Acompanhando a evolução dos transportes aéreos, as modernas caixas-pretas registram centenas de parâmetros a cada segundo, constituindo recurso fundamental na determinação das causas de acidentes aeronáuticos. Esses equipamentos devem suportar ações destrutivas e o titânio, metal duro e resistente, pode ser usado para revesti-los externamente. O titânio é um elemento possível de ser obtido a partir do tetracloreto de titânio por meio da reação não balanceada: TiCl4(g) + Mg(s) → MgCl2(l) + Ti(s) Considere que essa reação foi iniciada com 9,5 g de TiCl4(g). Supondo que tal reação seja total, a massa de titânio obtida será, aproximadamente: (Dados: Ti = 48 u; Cl = 35,5 u; Mg = 24 u.) a) 1,2 g b) 2,4 g c) 3,6 g d) 4,8 g e) 7,2 g Gabarito: b 2) (PUC-RS-2013)Relacione os fenômenos descritos na coluna I com os fatores que influenciam sua velocidade mencionados na coluna II. Coluna I 1 – Queimadas alastrando-se rapidamente quando está ventando; 2 – Conservação dos alimentos no refrigerador; 3 – Efervescência da água oxigenada na higiene de ferimentos; 4 – Lascas de madeiras queimando mais rapidamente que uma tora de madeira. Coluna II A – Superfície de contato B – Catalisador C – Concentração D – Temperatura Assim, a alternativa que contém a associação correta entre as duas colunas é a) 1 – C; 2 – D; 3 – B; 4 – A. b) 1 – D; 2 – C; 3 – B; 4 – A. c) 1 – A; 2 – B; 3 – C; 4 – D. d) 1 – B; 2 – C; 3 – D; 4 – A. e) 1 – C; 2 – D; 3 – A; 4 – B. Gabarito: a 3) (ACAFE-SC-2013)O conhecimento da velocidade das reações químicas é de extrema importância para a produção industrial de uma série de produtos. Analise as afirmações a seguir. I. A velocidade de uma reação química geralmente cresce com o aumento da temperatura. II. A velocidade de uma reação química sempre independe da concentração dos reagentes. III. A velocidade de uma reação química depende da orientação apropriada das moléculas na hora do choque. IV. Para os sólidos, quanto maior a superfície de contato, menor será a velocidade da reação química. De acordo com as afirmações acima, assinale a alternativa que indica somente as afirmações corretas. a) II – III b) I – IV c) II – IV d) I – II e) I – III Gabarito: e 4) (Udesc-2012)Se um comprimido efervescente que contém ácido cítrico e carbonato de sódio for colocado em um copo com água, e mantiver-se o copo aberto, observa-se a dissolução do comprimido acompanhada pela liberação de um gás. Assim, assinale a alternativa correta sobre esse fenômeno. a) A massa do sistema se manterá inalterada durante a dissolução. b) A velocidade de liberação das bolhas aumenta com a elevação da temperatura da água. c) Se o comprimido for pulverizado, a velocidade de dissolução será mais lenta. d) O gás liberado é o oxigênio molecular. e) O fenômeno corresponde a um processo físico. Gabarito: b 5) (Ufal-2007)A sabedoria popular diz que o “fogo de palha queima rápido”. Quando se compara a queima de um tronco de árvore com a da palha derivada de um vegetal nota-se a veracidade desse dito popular. O aumento da velocidade de reação de combustão da palha quando comparada à combustão do tronco deve-se, portanto: a) à formação de produtos diferentes de reação. b) à diferente composição da celulose nas células vegetais. c) ao maior conteúdo de água na palha. d) à presença de substâncias voláteis na palha. e) à maior superfície de contato entre os reagentes (celulose e oxigênio). Gabarito: e Sobre o(a) autor(a):Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância. Compartilhe:Quais fatores a velocidade de uma reação química depende?Os principais fatores que alteram a velocidade das reações são a superfície de contato, a temperatura, a concentração dos reagentes e o uso de catalisadores.
Qual a afirmação correta sobre a velocidade de uma reação química?A velocidade de uma reação química depende da orientação apropriada das moléculas na hora do choque. IV. Para os sólidos, quanto maior a superfície de contato, menor será a velocidade da reação química.
O que é a velocidade de uma reação química?A rapidez, ou velocidade, de uma reação química indica a variação da quantidade de reagentes e produtos com o passar do tempo. onde os reagentes X e Y vão sendo consumidos e os produtos Z e W formados. Ou seja, a variação da concentração do reagente X com o tempo.
O que ocorre uma reação química depende de?As condições para a ocorrência de reações químicas são: contato entre os reagentes, afinidade química, colisões favoráveis e adquirir a energia de ativação.
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