Copftulo2
Fotoresque iníluemna velocidade lnlÍoduçôo A velocidadede umâ reaçãodependede uma sériede fatores.Vamos,agora,enaminar os seguinles: coÌkã., entíe as moleculas reagenles,energia de ativação, temperututu, concentraçAodos reagentes,prcssão e estadosó[ido,
Esludo dosÍotoÍes ì I ÍofoÍ:colisüo enïÍ6osmoléculos Ísogentes Para que duasou maissubstâncias possamreagiré evidenteque suasmoléculasdevem colidir entresi, de modo quehaja quebradasligaçõescom conseqúenre foÍmaçâode ourrâs norâ(.dandoorigem.âs(im,a norâ' subsr;ncia.. As colisõesenúe as molóculaspodemser |,ro-eÊtitÌase eíeti'as.
coüsòrâ
1 Sãoaquelasem que Íão há qüebrade ÌigaçÕese, conseqúentemente, não exìste foÍmação de outras novâs, Nestecaso, nõo ocorre a reação.
São aquelâsem que há quebra de liga çõese conseqüentefoÍmaçâo de ouúas novas.Nestecaso,ocoïe a reaÇAo.
Para que uma coÌisãoseja efetiva, o choqueentre as moléculasdeveacontecercom umâ orìentaçàofavorávele suficienteenergia. Analìsemos,por exemplo,algumâscolisõesentremolécuÌasH: e Ir:
;E
,i^
".:#
CoÌisãonào-efetiva,poisela ocorre com uma onentação não-iavorávelparaa quebra dasÌigâções. CoÌisão não-efetiva, pois também ocorre com uma orientaçâonão-favoÍável para a quebradasligâções. Colisâoqueocorrecomuma orientaçào favoráv€l. Portanto,seaeneÍgiaésuficiente, temos uma colisão efetiva: H:+1,-Ht+Hl
c êp, u o 2
F â Ì o Ì eq5u ei n r ú e mn à v e r o c i d ê d e 1 4 3
Conclüsão: maioré a Quantomaior o númerode colisõesefetjvasentreasmoléculasdosreagentes, velocidadeda reação.
29Íotor:energio deotivoçüo Consideremos,inicialmente, a seguinteexpe' Íiência: */ ,riv.!4ri4,i Vamos coìocarum poucode àìcoolnum pire' e aproximardoálcoolum fósforoâceso.Oqueacontece? Como vocêsabe,o álcooÌentra em combustào, ou s€ja, queimacontinuâmente,âté o final. Essaqueimanada mais é qÌre a reaçãoentre as moléculasdo áÌcooÌe as de oxigêniodo ar. Mas, para que ocorresse a reação,foi necessário fornecerinicialmenteuma certadòse de energia(aproximaçãodo fósforo aceso).Dessemodo, concluimosque,antesdo fornecmeütode energia,as eventüaiscolisõesentremoléculasde álcoole de oxjgêniodo ar eram não efeíiyos.Enúetanto, com o fornecimentode €nergia,as molé€ulas,agoracom maior conteúdoenergétjco,passarama colidir eteljvamente,injcjando,assìm,a reação,quepÌossegueespontaneamenle. Dess€modo, vemosque o álcoolnão entraem combustâosemqueinìciemoso processo. Isso mostraque essareaçãonecessita de um "empurrão" de energia,Essâenergiain; cial recebeo nome de e/,eryiade atí\'ação. A energiade ativaçâoé, então,uma "barreira" que as moléculaspÍecisamvencer. Para que você entendamelhor, vamosfazer uma compamçãocom uma carroça. lmagineuma carroçânâ basede uma montanhâ:
@
rH&$
Seessacarroçativer que sübir a montanha,eÌavai precisarvenc€r uma barreira,
144
u iid.d .3
Uma vezno topo da montanha, elaâdquiriüenergia(potencial)ees tá em condiçõesde efetuar uma conlortáveldescida.
Mas, na d€scidaa carroçadevolve a eneÍgia potencìal adquirida.
Com as moléculasaconteceâlgo parecido,ou seja,elâsprecisamvenc€ruma ,'barreira de €nergia" para que ocoÌra a reaçâo. Vejamoso caminhoda €neÌgiaatravésde um gráfico para a seguìntereação: Hr+1,-2HI
=l{rt'""
:&,k -B ,t/,1.:. n ,,
3 [H2r,l
.ri]"
& HI
tii
@ "@r@ HI
Pollo 1. As moléculasreagentes não possuemsuficienreenergiapara reagirem. Ponto 2: A eneÍgiado sistemaé maior, masaindanão suficientepâraque sev€rifiqueuma colisãoefetiva. Porío J. Nesteponto, a energiaé suficienteparaa reação.Dá-se,entào,a formaçãode unl compostointermediário,instável,denominadocomplexoatirado. Aqui temos $m estado ati|ado or estadode trunsiçõo. Ponto 4: Êstâ yencidaa "montanha" de energia.As moléculasdo pÌoduro €stãopratica menteformadas. Ponlo 5. As moléculasdo produto (HÌ) estãodefinitivamenteformadas.
1 cap ruro 2
Fato'es que influem m wrôddade
145
Com baseno que vimos, podemosdizerque: A energiamrnima neceisàndpara atìvor as molàrutas, Ia1endo c()m què etasrctidan posribilitandoor.ìn o inicìoda reaçào.rccebeo nomed?eneryiade taieteüvamen!c. vaçào. O eÍadoativado, ou seja,o "topo damontanha" époucoconhecidopelosquimicos.A estruluÍado compostoformado (compÌexoativado)é Ínuito dificil de seresrudada,devido ã grandeìn\abilidâdequeeÀi\renesça 5ìruâçáo. A repres€ntação sráfica de uma reaçãoenvolvendoa enersiad€ ativação(E") pode ser de dois tipos: 19) Reaçãoexotérmjca 29) Reação€ndotérÌnica
Conclusáoi Quanto menor a energiade aljvação,mais faciÌmentes€ ibrma o complexoativadoe, portanto, mais rápidaé a reaçào. Menor energiâde arivacão
mâioí velocidade
'
ffiffiExelcÍclosde oprcndizogem ffiffiffiffi I"{12)Ob$fleo sáÍicoda Íeacão A+B
-
C+D:
[AlJ) Considere o 8Íafico da maçào X+ Y-
Pr
50 kJ
32tJ 20tJ
b) a ,neÌsiaabsoÍidapelaÌeâ9ão.
a) Quala e.órgrado conplqo alivado? b) Qualâ eíeryiadeativagâo? c) QüãÌo tipo deEação?PoÍ quê? d) Quaìa energia aboFida ou lihsadapelarea' çâ01
f, 14)Con$idercoSÍáÍcoda.eaçãoA + B + C + D:
4 Quâla eneqiadâr noléfllas Ìeasents€ dâs molécular do! pÌoduros? h) Quala oeÌsia dealivEão? c) Quâl0 üp0 da Eaçãoen questão? PoÍ quê? d) Quala eieaja lìbqadaoü absoaidaprla le{ção?
EArs) EsboÉosgráãcos dassguinlesrcaqoes: ã) A + B c = fBneqiadasnolsuìasÉngentes 8 U j EneqiadasnoleuÌasdo prcduro= 7 Ì!ÀÌ = li *J lEneniadeaüvacào
b ) A + B -R + Q ftaeÍ€$ = 12kca] lEneÌgiadar moìécüla! j EneÌejâ dâsnoléculardosprcdulor= 7 kcal = 20kcal deâtìvaçao LEneÌgia
39fotor:tsmperoïuro Vamossupor o cozimentode um ovo. Sevocêcozinharum ovo em águafeÍvente,certamenlelevaú menostempodo que cozinhando-oem águamorna. A influênciada tempeÍâtÌrrana velocidadede uma reaçãopodeserânalisadaobservando-seo comportamentodasmoléculasreagentes. AumentaÍ a tempeÍatuÍasignificaaumentara energiacinéticadasmoléculas,ou seja_ aumentara velocidadedas molêcuÌas. Ê fácil perceberque moléculas mais rápidas colidem com mais freqüência e com Ìnais violência.Logo, maismoléculasreagemem um certoespaçode tempoe, com isso,a velocjdade aumenta. A. molècula. reagenles nãoapresenram roda.a mesmaenerBia. l-. 5epudessem05 contar o númerode moléculascom uma certaenergia,montaÍíamosum gráfico como este:
Note que temosum gÍandenúmero n de moléculascom energiamédia Eo e números menoresale moÌéculascom energia superiorou inferior ao valoÍ médio.
I
Vamos,enlão, marcarnessegráfjco o valor dâ energiade arivaçãoE.:
Note que a regìãohachuradaé propor, cionalao númerode moléculascom energia iguaÌ ou maior que a energiade ativação. Ela indicâ, portanto, a parcelade moiéculâs em condiçõesde reagir.
Um gráfico como esseé denominado cur|a de energia. Para cadatemperaturatemosüma curvade eÌlergia. Dessemodo, consaruindoas cuÍvas de energiapara duas temperaturâsdiferentes (T, e T:), temos: Note que, com o âumentoda tempera tura de Tr para T1, aumerÌtatambéma Íegião hachurada,ou seja,a parceÌade moléculasem condiçôesde reagir.Conseqüertemente,maismoléculasreageme a velocida.ri>-ì, de logicamenteaumenta. TI
Conclusão: Quanto mais alta é a temperatura, maìor é o número de moléculasem condiçôesde reagir e, portanto, mais Íápidâ é a reação.
f2
EÍ€rsi3 tq Eq
Ê"
,l;iìip-*Lto.;'rËï*
ObseÍvação: A preocupaçãode medìr a velocidadede uma reaçãoé muìto antiga.Um grandecientistado sécülo XlX, Van't Hoff, já dizia qüe: ,,Um aumenlo oe 10"C na temperaturaduplica a velocidadede uma reação", Apenaspor curiosidade,essefato, rraduzidoem fórmula matemálica,nos conduza:
Yan'tHaí11952-1S1llNasceu em80nerdam, Holanda. Foium doslundadores da modeim Fhico0!ímÌca, lendosstudado nasUnivetsidãda deBonn, Entrc pode suasÌnúmoÍas conrihuiçôes, mosDil.rseus Etudossobre asleisdas@ qõesquímicás. químicos, dN equilíbÍios das
= velocidadena temperaruÍatl I Vj = velocidadena temperaturat1 LVr
Á êqu4ão dapÍêssãoosmóli,ã darsolú doseleitBcolisariçõese o htor mtretivo vN Emsoluções iônirãs lsvam o seuiome. Vân'lHoflloio pdmeim cisntista a rcce. beÍo Píëmìo Nohsl de0uimica, em190L
148
unrdadê3 - clnáiicâqulmicâ
49.Í0ïor: concenÍoÉo dosreogentes ObseÍve,inicialmente,a seguinteexperiência: Um químicocolocouum pedaçode palha de aço numa cuba com soluçâodiluída de ácido cloridrico(HCl) e notou que a reaçãodurou um certo tempo (digamos,20 min).
Depois,o químicor€petiuo expeÍimento,usando,porém,uma soluçãode ácidoclorjdrico maisconcentrâdae notou que a reaçãofoi maisÍápida (digamos,8 min).
Pot que essadiferença de íempo? Porqìiena soluçãomaisconc€ntradade ácido cÌoÍidÍicotemosmaisíons HrO I por litro. Logo, ocorremmaiscolisõesentreessesíonse a paÌhade aço,e a reaçãosetoÍna mais rápida. Como conseqüência,pod€mosdizer que o arrmenío da concenlraçAodos reagentesíende a aumentar a velocidsde da reação. dos reâgentes na velocidadede A primeira observaçãoda influênciada concentraçâo uma reaçãofoi feita pelo químico alemão Karl Fri€drich t/eríel, no século XVIII, quando estudavaa açãodos ácidossobremetais.EnÍetanto, somenteem 1864essainfluênciafoi rigorosamente ennnciada, atÍavês da lei da ação dds ,nd.rJds,p€los cientistas noruegueses Cato Maximiliân Crldáelg e Peter Waage. Lei da açãodasmassas
c â p t r u o2 _ r â r o , â sa u ei n l r u ê Ín " *r o . d d d e
149
Observea aplicaçãodessaÌei para as seguintesÍeações: . Hao + CLto
2HCÌer
-
: concentração molar do H:G, J [HJ : concent.açao nolar do cl,G) | ICU
. Neo + 3Heo -
2NH:or
Generalizando, temos: aA+bB-cC+dD
Observações: l) A expressão dâ Ìei de culdberg e waage seapÌicaà velocidad€em um ceÍto instalte dc tempo, sendoconhecidasas concantrações molaíesnaqueleinstantede tempo. Em olrtras paÌavras,estamosmedindo nmayelocdade instantâneae não vm yelocidademédia 2) Para uma dadareação,a constantede velocidadedependefundamentalmenr€ da temDerarura.isÌoe. mudandoa temperaÌura. mLtdao valorde k. 3) Quandoum dosreagentes seencontrano estadosólido,a süaconcentracão não anârece na equqçãoda lei dâ açàodasmassas,issoporqueascolisõesintermoleculares sedão na ìFéifrõìEão sólido. de modo que a vehrcidade da reaçàodependeda 5uperÍìciede coÍ tato e não da concentração. Veja: NarO(")+ COnd * v:
Na:CO:o
k1 [Na,o]i[co,]
v = k1k1, [coz] 4) Quando üm dos reagentes se encontrano estadolíquido, a sua concentraçãopode ser considendaconstani€deideque essereagenteestejaem excesso. Veja: NHrc) + H:O(4 Grcsrc)
-
NHal.q)+ OHú)
rl
v - k , . r N H ,r,[H ]o l i -T---,
v:k1k'.[NHr]
15O
un oa ae:
cinê Ì . ãqu' m . a
da ágLÌapode serencaradacomo cons 5) Para soluçõesaquosasdiluídas,a concentração tante. Assim,por exemplo,para a hidróliseda sacarose,t€mos: C1:H2O| + H)O lsâcarose)
(exceso)
-
C6HDO6+ C6HÌ'O6 (slicos)
(iiutoÉ)
v = k, . lc1:H:'o'1ltlHlolÌ -L
t" .^ l " ..
v = Ì,ktr. [cÌ,H:,o1Ì]
= r,
: k . tc,rH!,o,Ìl
n0vslocldodê A gfopolonto:umÍ0ìoÍd€cisivo Ìmâginedois técnicosmortando uma máquina,de modo queca da um monte metadedela. Suponhaqüe um dos técnicos, bastantehábil, monte â sua paÍte emumasemana,enquanÌooouaro, bastânt€lento, demoretrês meses. Em quanto tempo a máquina ficará pronta? Evidentemente, em trèsmeses, pois o tempode montagemestána dependência do técnicomaislento. Com as reaçõesqüimicasque algo ocorrem em e6pas aconaece parecido. Consideremos a reação: 4HBr+O:-2Il,O+28Í1 Suâvelocidadeé dâda por:
v = k. [HBÌ][oJ e n ã o por V = k . PoÍ quê?
[H BI]4 [O,].
Porquea reaçãoocoúe em trêsetâpas: ll etapa(/enía): HBr + Oz - HOOBr 2HBÍO 2! etapa(rápìda):HOOBr + HBr 2H2O + 2Brl 3! et^p (rápìdar.2HBrO + 2HBr e o comandoda velocidâdeé dado pela etapalerta. Então: HBí+O,-HOOBT
câ!Ìruro2 - FâtoÍssaus iníuemnâ vâtoctdade 151
Conclusâo: maio; é a probabilidaale Qüantomaisalta é a concentração, de ocorr€remcolisóesefetivase, porúanto,mâis rápidaé a reação.
59Íolor:pr€ssdo Quandofalamosem influênciada pressãona velocidadede uma reação,devemospensar somente nos r.eagerlesgdso,to,t. ConsidereÌn05 a reacàode formaçãoda agua: 2Hr(d+ Or(o
2HrO(s) Como vimos, a reaçãoseprocessaatravésdascolisõesentÍeas moleculasH, ê Or.
Sro t,o@
Seâum€ntamosa pressão(diminuindoo volume,por exemplo),aumentamoso número de coÌisôese, portanto, a velocidade. Note que aumentar a pressãoeq.diyalea aumentar a concentraçãodos pÃrticipantesgasosos,o que tambémexplicao aum€ntoda velocidâdeda reação, Evidentemente, como setÍata de uma mistura(sìrbstâncias reagentes), estamosnos refeÍindo, para cada participa\te, à s:u:a prcssãoparcíal. Como você deve estar lembÍado, a prcssãoparcìal de um gás é a pressãoque estegas exeÍceriasozinhona temperatuÍae no volumede uma mistuÍagasosa, A pre\sáoparcialpodeserdada pela equação:
ltAíi;*t";Xí;,:;r:, Dessaequação,resulta:
pÀ v= n ÀRr= n ^:f.R r
-
pÁ= IA I. Rr -
Logo, a pressão !'arcial de um gás é diretamente pÍoporcionaÌ à sua concenfâção molar, Então, aumentando a pÍessâoparcial de um gás,estamosaumentzrndoa suaconcentÍa ção molar e, em conseqüência,aumenta a velocidade dâ reaçâo.
u-a,a. g c.a raq.hi.a
152
_
Como a pressãoparcial é proporcionalà conc€ntraçãomolar, a lei de Guldberge Waagepode seÍ expÍessa€m termosde pressãoparcial: aAk)+bB(s)tcC pÀ-[A].RT
+
pB = [B] . Rr -
PÁ RT
i,'ìl : IBI=
!! RT
v = k .\R ï.
Logo:
a.ssim,paÌa a reãção de foÍmação da água, temos: 2HrG)+O:(g)-2HrOc) Conclusão: QuanÍo maior é a pressãoparcialde um participantegasoso,mais rápìdaé a reação.
f, E85ì
Exercíciosreso/vrdos considerc a íeagãode síntesedâ águã, a uma temperatuÉ t. O que ocorreÍácom a vêlo_ cidâde dessa reaçáose a concênÍação molar do hidrogèniofor duplicada,sem vâtiâr â têmpêratura? 2Hle) + O2re)-
2{2o\sl
tH t=" u= r' i * .r.to , -r V : k x ' ? y l ol =v Ì l ã;l -í"Ì"-k
tH ,l i t o .-ìv
v '= al k 'tÌ = v '=4v R6sposra: A velocidadeda reaçáoqüadruplicará.
r { 2 ' ) ' ?y - v
-4rx'zv
capfturo2
FatóÍssquêiní!êm nâ wrôcrdad€ 153
ER6) Dadê a reação: 2H2\ qt + O 2 ' !) 2 H 2 o l l ,t, o que ocorerá com a velocidadose dobrarmosê pressãopârciôldo O2e reduzìmos à me t âde a pr es s ã op a rc i a l d oH r?
Rosoostar A velocidadeda rcacão se reduziráà metad€.
ffi Exercíclosde aprendizdgem WffiWffiM&W paÌciasdosÌeasflrs paÌa€da ma EÂló) EsEva a eqüação dãyelocidade en funçãodar conantraçõer e da! pÌessões + OrcJ* 2SOra) a) 2SOr@ b) C(,)+ O,re Corlg 2Ecìie 0 Hrcr + cÌ,1À) + 3orin * 2CO:iiì+ 3HrOkì d) C2HóO(,) e) 2NO@+ Orl!) 2NO?c) -
0 4te0 + 30:id - 2Fer0r6) g)S14+ O,n - Sorcl h) NHríd+ HClu)' NHaClGì + 30?c) 2mrc) + 2H,Oc) i) C,Hac) j) c(,)+ 2s(,)' csr!)
f,Â17)À síntese daágìâoconecomvelocidade Y, a uÍnatenpqâtuÌat. Nansm r€np€Ìatum, o qüèocoftedcoma velú cidades€reduzúmos à metade a concntnçãonolar do hidÌogênio e düplicaÌnos a do oxieênio? EAIErCoNideR a eaçãode.ínr6edaamónia, dadâpú equaçào: Nr G ) + 3H?l! ì + 2 N H rc ) Adnita queà lenpsaluB I ssa rcaçãosepmcessa.om unê lelocidade V. a) O queocoüoácon a velocidade s a ma@n1Ìaçã0 nolar do Hro for ftdúda à terçapaÍe e a do N?o for rripticâda? parcialdo Nrl!ì IoÌ quadÌupli€dae â do Hr6ì for reduzidâ b) O qüeocoÍerácon a velocidade $ a pÍessão a paÌciâldô tíóxjdo deeüofE é repÌsentada EAl9) A síntese pelaeqüação: 2S O r + or - 2s o l AdÌnilindoquessâ raÉo omre con a veìocidade r e qüe,reduúdoa coacenlÌação nolar doSO,à quaÌtapafies dobnndo a door. elapar$d oroÍercomâ ve.oc.dade a Éláo r. cdlrul€ +. EA20)ConidcEa Eação2NOo + 2Hrc) 2HrOkì+ N,ú)tqueocoÍecon a velocidade Vt â ma t€npeÌalüm t. Calcule a veÌocidade V' dss reação, à nesnatmpsatura t, quaodoa concentrâ9ão nolar doNOé dupìicâda ea do H: reduádaà nelade.
a Ìeaçào: tA2l) ConsideE N?0)+ 3Hrl, ' zNHiGl pârciald0 Hr? settdüzimosà ÍÌeladea prc$são o queocorreÍálon a wlocidâde EA22)AdÍÌita o segìútepÌoceslo: 2CO ib+ O r d- 2C O :e ) pârial doOr, o queocorreúcon a veloci_ parciãldoçO e quadruplicddo a pÌessão à melade a pressão R€duz'ndo dadedesepNesso? a leida aqãoda! 6as5a$: seeündo davclo{idãde dasM9õ6, ên tennosdeconcmtmçâo, f,Â23)Es.revâ â equação ê) Zno + 2HCl@ Znclr@+ Hre) Ca'oiì+ H1o b) CaO(,)+ 2H(:, EAr4) Adnila ã ÍúsioÌma6o: 30' '- 26, plwislopelalei daaçãodasmasasaoduplicamos a cònc4Íâ9ãodoOr. D6mbÌaquâlo âuno1odavelocidâde en duatetapd: EÂ25)Considere o ploesb AB + C - AC + B, quesed€senvolve A+B 11etap.(enh): AE 2: elâpa(Íápida):À + C - AC a lei daâçãodd m$âs dss processo, se8üodo davelocidade Es.revâa equação a Ìeâçãol EA2ó)CoD$deÌe ( c Ht lc - B í + N a OH @ (C H J 3 c -o H + N a B r sbeído que davelocidade, deacordocon a leidaaçãodasma$ai en lernosdeconcenlmção, EscÌeva a cquação dua elâPas: cÌâocom em (cHr)rc@ + BÌê -ìl etâpa (lenti): (cttr)rc-BÍ 2r ehpa(Iápida);(CHtr co + NaOH - (CHr)rC - oH + Na@
ExeÍcicr'os de tixoçoo W EF1) Atabela abaixo mostra a variaçãodâ massade peróxidode hidrogênioqu€ ocoÍe na rea cão de decomposicãodesse peróxido: 2H2O 2- 2H2 O+ 0 2
Calculê a vêlocidade módia dê decomposiçáo do p€róxido de hidrogênio nos intervalos:
a) deomina3min b) de3Íninã5min
c ) d e 5 m i n a 10 mi n d ) d e 5 m i n a 18 mi n
e) del Omi nãl ami n
cêphuro2
EF2l
PaÉ â reação H2 + Cl,
-
FâtoÌôsauêiníruemnâ vêtócidâdê 155
2HCl foÉm Íêitas ss seguintesmedidas:
Calculeas velocidâdesde desaparccimentodo Hr, de fomâção do HCt e da reagãonos a) deos a3s
b) de3sa6s
c) de6sâ10s
EF3,
Considerea reacãode Íomação do clo dreto, reprcsentadapelâ equação: H. + Cl, - 2HC l Calculea velocidadede formação do HClem função da velocidadede desapãrêcimento
EF4)
Dado o gÉfico, respondâàs questõespropostas:
â) b) c) d) eì
Ouala energiado complexo ativâdo? Oual a energiade ativagãopaíã a rcãçãoA + B c? Ouâlâ energiade ativacãopara a íeãção C = A - + B? Ouãla ênersiâabsoruidana reacãoA + B C? Oual a enersialiberadana reaçãoC + A +- B?
EF5) Escrevaa oquaçãoda lêi da ação das mâssasem função dâs concentfaçõesmotarcse dãs pressõesparciaísdos reagentespam as seguintesreacôes: a) Cis Ì+ Hr o rs ) ' C Oro + ) Hlo) bì c lr { s r+ 2N O l s ) 2 N o c i rg } c ) NaF r êq) + H ro ri ) + H F ra o+ N a o H l s q r EF6 l Com o v ã' ia q u a n ri ta ti v a me n re a v e l o c i d â deda reacaoC àO.. oua. do a c on c e rL rà c ãmo o l a rd o C O. ó l ri p ti cada? EF7) Determineo que ocotre com a velocidadedã reação2NO, a) ã concenÍa9ão molar do NO2é duplìcãdaj b) ã concêntracãomolar do NO" é rcduzidaà metsde.
C Ors -
NrOa quando:
C àC O,,.,
156
unidàds3 - cifêticaquÍmca
69 ÍoÌoÍ:€stodo sólido A reâçãode um sólidocom outÍo reagentequalquerocorreatravésde colisòesdaspartículas do reagentecom a superfícíe do stilído. Logo, não interessasaberqual a concentrâção do sóìido,massim qual a suasuperÍïcie Quanto maior essasuperficìe,maioÌ o núm€rode colisõ€se maioÍ a veÌocidade. Pâra que vocêpercebameÌhoÍ a inflüênciada superfíciede contato na velocidadeda reação,vamosexaminarduasexp€riênciâs.
Considereduasesfeíasde ferro, com o mesmodiâmetro,uma maciçae outra oca. E fácil perceberque duas esferasnessas condições,embora apresentemmassasdiferentes, possuem a mesma supeúícìe de
15kgì
000q)
Agora, vamos colocar essasesfelas,isoladament€,em soÌuçõesde ácido cÌoúdrico (HCl) de mesmaconcentração. Ve ficamosque, inicialmente,a reaçãoocorrecom a mesma veÌocidade,pois os cationsHà) efetuamo mesmonúmeÍode colisõescom uma e com outra esfera,pois a superfïciedisponívelpara essascolisõesé a mesma.
A velocidade,de acordocom a lei da açãodâsmassas,dependesomenteda conceniÌa do sólido)e da suasupeÍfíciede contato. ção dos íons H* (e não da concentração Considere,âgoÍa, em lugar das esfeÍas, ún pfego e t!ína palha de aço. Suponhamosque as massasdo pregoe da paÌha de âço sejamas mesmas,Entre10 s d! íeÍo tanto, é fáciÌ peÍceber que as supeÍfíciesde l! q defero contato são difere les. Vamoscolocaro pregoe a pâlhade açoem soluçõesde ácidocloridrico(HCl) de mesma concentÌâção.Percebemos, agoÍa, due a reaçãoda palha de aço com o áòidoé bem maisÍápidaquea reaçãodo pregocom o ácido,o quenosmostraquea velocidaderealmenie do pÍegoou da palhade aço. dependeda supediciede contato,e não da concentÍação
caphulo 2
Faio.esqle nluem na veocidade
157
ìf*-< KGÌ)
[#
Fer ,) + 2H'-Fe"+H:
Fe(")+2H'-F€'z*+H,
(reaÇãolenÍa)
(Ìeaçãorápida)
A palha de aço apresentauma superficiede contatomuito maior; assim,sofreum número rnaior de colisõesdos íons H'. Por isso,reagemaisrapidâmente. Conchsãol Quanlo maior a supeÍficiede contatodo sólido,mâioré o númeÍode colisõespoÌ parte do oufio Íeagenre e, ds'im,mai\ rápidaé a reaçáo.
ObsêÍvâções I l) As Íeaçõesquímicas,alémdos fatoresestudados,podemserinfluenciadastambémpor agentestais como a /,l? e a ekíicidade. . A inflÌìência da Ìuz pode ser apreciâda na /otó[ìse e a foíossíníese: Fotóliseë aÍe ção de decomposição d€ uma substânciacom absorçãode luz (l):
6"61--]-
ee + lct.
Fotossínteseê a Íeação de composição de uma substânciacom absorção de ìuz:
6co:
rzrr,o --l-'- - ("H,o"
ôo:
ôH:o
. A influênciada eletricidad€ podeserapreciadaatravésdecorrenteelétÍica,faisca€létrica. eflúvioelétricoearcovoltaico.Obse el H'U'.* _--Ìr]h '+
j o,,.,
3O,ro
zn ,'!+(-,'rj ---::--:+
2 H ,O(!)
2C L,t
158
unidôde3
cinè,icaqurm'cã
2, A oúem de vma Íeaçãoé dada pela soma dos expoeniesaos quais estãoelevadasas concentrações na fórmuÌâ da veÌocidade,confoÍmea lei da açãodasmassas: NzOa
-
2NO,
v = k
lN'Onll- lreaçâode ordem 1 ou d€ 19 ordem) 4HBÍ+O2-zH'O+28r, V = k
(r€açãode oÍdem 2 ou de 21 ordem)
tnsrl'to.l'
3) Moleculaidade de Ìumareação é o númeÍo de moléculas qu€ se chocam €m cada etapa da reação: CÌ,H2O,, + H,O Grcsso)
v = k
-
[c,,H2o,,]'
C6H'!O6+ C6HDOó (Íeaçãode ordem I ou de 19 ordem)
Esta é uma reaçãode molecülaÍidade2 ou bimolecular,pois se dá pelo choqueentÍe (C,rH..O , e H.O). duasmolecula.
na Dâdapelasomadosexpoentes fórmula davelocidade:
dassubstâncias Dadapelasomadoscoeficientes
aA+ bB - C a + b = 1 + moleculaÌidade1 (monomolecìilar) x +y :0 + ordemzeÍo a + b = 2 + molecÌlaridade2(bimolecular) x+y= I + ordem1ou I aordem x + y = 2 + ordem2ou2aordem a + b = 3 molecularidade3 (trimol€cular) v=k.[A]"[B]v
W ExercÍclosde oprcndizogem ffifffiW Ae EA27)Un quimicodispuúadedoisfrâsosidênticos, B, conlendo cadaüm a memaqudtidadedeáciiguais.No IÌaco  do sullúÌicode concentrações coiocou uÌnalâmjnadezi'co (Zr) de100g denâs$ e no lús{o B, lm s dezincoerì pó. EÌnqual tms{oa $açãoentÌezincoe ácidosulíúÍico&tmìnoüpdmeirc? ?or qüôl rcaqoes: f,A2J) Deteminea nol$llaÌidadedâsseguiiles a) Pc\ Pç1,t ç,, b) CóH6* 3CrH,
c)2H l -H ,+ 1, d) 2Hr + or - 2H,O 0 CrH, + 2Cl, - CrHrCla f) 2NO+ O, 2NO, f,429) Calcule a ordeÍndasÌsçoer: + Co,G) CaCOir,) ê) CaO(,) b) CâCOrr,) - caoo + m:n c) H:c) + I1o 2HIk) d) Hr(e)+ I?o 2HItu) -