Cinética química

1. Velocidade de reação
2. Energia de ativação
3. Teoria da colisão
4. Lei da velocidade de reação
5. Catálise e catalisador
6. Enzima
7. Autocatálise

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Velocidade de reação

aA + bB ® cC + dD

vmédia de formação de C = D[C] ——— Dt

vmédia de consumo de A = -D[A] ——— Dt

vmédia da reação = -D[A] ——— a·Dt = -D[B] ——— b·Dt = -D[C] ——— c·Dt = -D[D] ——— d·Dt

Energia de ativação

Complexo ativado é uma estrutura intermediária entre os reagentes e os produtos, com ligações intermediárias entre as dos reagentes e as dos produtos.

Energia de ativação é a energia mínima necessária para a formação do complexo ativado.

Teoria da colisão

Pela teoria da colisão, para haver reação é necessário que:

• as moléculas dos reagentes colidam entre si;
• a colisão ocorra com geometria favorável à formação do complexo ativado;
• a energia das moléculas que colidem entre si seja igual ou superior à energia de ativação.

Colisão efetiva ou eficaz é aquela que resulta em reação, isto é, que está de acordo com as duas últimas condições da teoria da colisão. O número de colisões efetivas ou eficazes é muito pequeno comparado ao número total de colisões que ocorrem entre as moléculas dos reagentes.

Quanto menor for a energia de ativação de uma reação, maior será sua velocidade.

Uma elevação da temperatura aumenta a velocidade de uma reação porque aumenta o número de moléculas dos reagentes com energia superior à de ativação.

Regra de van't Hoff - Uma elevação de 10°C duplica a velocidade de uma reação.

Esta é uma regra aproximada e muito limitada.

O aumento da concentração dos reagentes aumenta a velocidade da reação.

Lei da velocidade de reação

aA + bB + ... ® produtos

v = k [A]p [B]q

• p e q são experimentalmente determinados
• k = constante de velocidade de reação; aumenta com a temperatura
• p = ordem da reação em relação a A
• q = ordem da reação em relação a B
• p + q + ... = ordem da reação

Reagente(s) gasoso(s) - A pressão de um gás é diretamente proporcional à sua concentração em mol/L. Por isso, no caso de reagente(s) gasoso(s), a lei de velocidade pode ser expressa em termos de pressão.

Para aA_(g) + bB_(g) + ... ® produtos, temos:

v = k·p^p_A·p^q_B

O aumento da pressão aumenta a velocidade da reação. Quando não há reagente gasoso, a pressão não influi na velocidade da reação.

Reação elementar é aquela que ocorre numa única etapa. Neste caso, para aA + bB + ... ® produtos, temos:

v = k [A]^a [B]^b...

Mecanismo de reação é o conjunto das etapas em que ocorre a reação. A etapa lenta é a que determina a velocidade da reação. O mecanismo de uma reação é proposto com base no estudo de sua velocidade.

Superfície de contato - Quanto maior for o grau de dispersão de um sólido, maior será a sua superfície e maior será a velocidade da reação na qual é reagente.

Catálise e catalisador

Catálise é uma reação na qual toma parte um catalisador.

Catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação, permanecendo inalterado qualitativa e quantitativamente no final da reação.

A ação do catalisador é abaixar a energia de ativação, possibilitando um novo caminho para a reação. O abaixamento da energia de ativação é que determina o aumento da velocidade da reação.

• Catálise homogênea - Catalisador e reagentes constituem uma só fase.
• Catálise heterogênea - Catalisador e reagentes constituem duas ou mais fases (sistema polifásico ou mistura heterogênea).

Enzima

Enzima é uma proteína que atua como catalisador em reações biológicas. Caracteriza-se pela sua ação específica e pela sua grande atividade catalítica. Apresenta uma temperatura ótima, geralmente ao redor de 37°C, na qual tem o máximo de atividade catalítica.

Promotor de reação ou ativador de catalisador é uma substância que ativa o catalisador, mais isoladamente não tem ação catalítica na reação.

Veneno de catalisador ou inibidor é uma substância que diminui e até destrói a ação do catalisador, sem tomar parte na reação.

Autocatálise

Autocatálise - Quando um dos produtos da reação atua como catalisador. No início, a reação é lenta e, à medida que o catalisador (produto) vai se formando, sua velocidade vai aumentando.