Cinética Química

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O que estuda a Cinética Química?

Estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a influenciam, além dos mecanismos pelos quais elas ocorrem.

Como se define a velocidade média de uma reação?

É a variação da quantidade (ou concentração) de um reagente ou produto dividida pelo intervalo de tempo decorrido.

Fórmula da velocidade média de consumo de reagente

Vm = - Delta [Reagente] / Delta t, com sinal negativo para garantir um valor final de velocidade positivo.

Fórmula da velocidade média de formação de produto

Vm = Delta [Produto] / Delta t, expressa em unidades como mol/(L.s) ou mol/(L.min).

Velocidade média geral da reação

É a velocidade média de qualquer participante dividida pelo seu respectivo coeficiente estequiométrico.

O que postula a Teoria das Colisões?

Afirma que para uma reação ocorrer, as partículas reagentes devem colidir com energia suficiente e orientação espacial adequada.

O que é uma colisão eficaz ou efetiva?

É o choque entre moléculas que possui orientação geométrica favorável e energia igual ou superior à energia de ativação.

O que é Energia de Ativação (Ea)?

É a quantidade mínima de energia necessária que os reagentes precisam para formar o complexo ativado e iniciar a reação.

Como a energia de ativação afeta a velocidade da reação?

Quanto menor a energia de ativação, mais rápida é a reação, pois uma fração maior de moléculas tem energia suficiente para reagir.

O que é o Complexo Ativado?

É um estado intermediário instável e de máxima energia potencial, onde ligações antigas se rompem e novas se formam.

O que ocorre com a energia no complexo ativado?

Atinge o ponto mais alto do gráfico de perfil energético da reação química.

Como a temperatura afeta a velocidade de uma reação?

O aumento da temperatura eleva a energia cinética média das partículas, aumentando a frequência e a eficácia das colisões.

Regra de Van 't Hoff

Regra empírica que indica que um aumento de 10 °C na temperatura geralmente dobra ou triplica a velocidade da reação.

Como a concentração dos reagentes afeta a taxa de reação?

Concentrações maiores aumentam o número de partículas por volume, elevando a frequência de colisões e a velocidade.

Como a pressão afeta reações em fase gasosa?

O aumento da pressão diminui o volume, aumentando a concentração das moléculas gasosas e a taxa de colisões eficazes.

Como a superfície de contato afeta a velocidade?

Quanto maior a fragmentação de um sólido, maior a superfície de contato exposta, aumentando as colisões e a velocidade.

O que é um catalisador?

É uma substância que acelera a reação química ao fornecer um caminho alternativo com menor energia de ativação, sem ser consumida.

Um catalisador altera o Delta H da reação?

Não, o catalisador não altera a variação de entalpia (Delta H) nem o equilíbrio químico da reação.

Um catalisador aumenta o rendimento final da reação?

Não, o catalisador apenas faz com que o equilíbrio seja alcançado em menor tempo, sem alterar a quantidade final de produtos.

O que é catálise homogênea?

Ocorre quando o catalisador e os reagentes estão na mesma fase ou estado físico (por exemplo, todos em fase aquosa).

O que é catálise heterogênea?

Ocorre quando o catalisador e os reagentes estão em fases distintas (por exemplo, reagentes gasosos sobre platina sólida).

O que é autocatálise?

Fenômeno em que um dos próprios produtos formados pela reação atua como catalisador da mesma.

O que são enzimas?

São catalisadores biológicos, geralmente proteínas, altamente específicos e eficientes que atuam no metabolismo celular.

O que é um inibidor ou veneno catalítico?

Substância que reduz a velocidade de uma reação ou desativa o catalisador ao se ligar ao seu sítio ativo.

O que é uma reação elementar?

É uma reação que ocorre em uma única etapa simples, sem intermediários detectáveis.

O que é uma reação não elementar ou complexa?

É uma reação que ocorre em duas ou mais etapas elementares sucessivas.

O que é a etapa determinante da velocidade em reações complexas?

É a etapa mais lenta do mecanismo, pois ela impõe o limite superior para a velocidade de toda a reação.

O que é a Lei da Velocidade (ou Lei de Guldberg-Waage)?

Equação que relaciona a velocidade da reação com as concentrações molares dos reagentes elevadas a potências experimentais.

Forma geral da Lei da Velocidade: v = k [A]^a [B]^b

Onde k é a constante de velocidade, e os expoentes a e b são as ordens de reação em relação a cada reagente.

Como são determinados os expoentes da Lei da Velocidade?

São determinados exclusivamente de forma experimental, não correspondendo necessariamente aos coeficientes estequiométricos globais.

Quando os expoentes da Lei coincidem com a estequiometria?

Apenas quando a reação é elementar ou na etapa lenta de uma reação complexa.

O que é a ordem de reação em relação a um reagente?

É o expoente ao qual a concentração daquele reagente específico está elevada na equação da lei da velocidade.

O que é a ordem global de uma reação?

É a soma algébrica de todos os expoentes das concentrações presentes na expressão da lei da velocidade.

Reação de ordem zero

A taxa de reação é constante e totalmente independente da concentração do reagente (v = k).

Reação de primeira ordem

A taxa de reação é diretamente proporcional à concentração de um único reagente (v = k [A]).

O que ocorre ao dobrar [A] em uma reação de ordem 2?

A velocidade da reação quadruplica, pois a dependência é quadrática (2 ao quadrado = 4).

O que ocorre ao triplicar [A] em uma reação de ordem 1?

A velocidade da reação triplica, pois a dependência é linear de primeiro grau.

O que ocorre ao alterar [A] em uma reação de ordem 0?

A velocidade da reação permanece constante e inalterada.

O que é a constante de velocidade (k)?

É uma constante de proporcionalidade da lei da velocidade que depende da temperatura e da presença de catalisadores.

Unidade da constante k para uma reação de primeira ordem

A unidade é 1/tempo, comumente expressa como s^(-1) ou min^(-1).

Unidade da constante k para uma reação de segunda ordem

A unidade padrão é L/(mol.s) ou mol^(-1).L.s^(-1).

O que descreve a Equação de Arrhenius?

Descreve quantitativamente a dependência da constante de velocidade com a temperatura absoluta e a energia de ativação.

Equação de Arrhenius na forma exponencial

k = A . e^(-Ea / (R.T)), onde A é o fator pré-exponencial e R é a constante universal dos gases.

O que representa o fator pré-exponencial (A) de Arrhenius?

Representa a frequência com que as colisões ocorrem com a orientação espacial correta.

O que é o tempo de meia-vida (t 1/2) de uma reação?

É o tempo necessário para que a concentração de um reagente caia para a metade do seu valor inicial.

Comportamento da meia-vida em reações de 1ª ordem

A meia-vida é constante e independe da concentração inicial do reagente (t 1/2 = ln 2 / k).

O que é molecularidade de uma etapa elementar?

É o número de partículas reagentes (moléculas, átomos ou íons) que colidem e interagem naquela etapa elementar.

Tipos de molecularidade comuns

Unimolecular (uma molécula se decompõe), bimolecular (duas moléculas colidem) e termolecular (três, sendo rara).

Diferença entre molecularidade e ordem de reação

Molecularidade é teórica e refere-se a etapas elementares; ordem de reação é puramente experimental.

O que é um intermediário de reação?

É uma espécie química formada durante as etapas do mecanismo que é consumida logo em seguida, não aparecendo na equação global.

Diferença entre catalisador e intermediário

O catalisador é inserido no início e regenerado no fim; o intermediário é produzido durante o processo e depois consumido.

Como a luz influencia reações fotoquímicas?

Fornece fótons com energia necessária para quebrar ligações e excitar elétrons, disparando reações rápidas.

Gráfico exotérmico de energia vs. caminho de reação

A energia dos produtos é menor do que a energia dos reagentes, liberando calor (Delta H negativo).

Gráfico endotérmico de energia vs. caminho de reação

A energia dos produtos é maior do que a dos reagentes, absorvendo calor (Delta H positivo).

Por que sólidos puros não entram na lei da velocidade com expoente de concentração?

Sua concentração é constante; seu efeito cinético é governado pela área superficial de contato disponível.