Cinetica quimica

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

DISCIPLINA: FÍSICO-QUÍMICA III

PROFESSORA: CONCEIÇÃO MACHADO



UNIDADE I – CINÉTICA QUÍMICA



1. INTRODUÇÃO



De um ponto de vista científico, há dois fatores importantes em relação a uma transformação. O primeiro fator é o resultado final da transformação, ou seja, se ocorreou não reação. Esse fator é tratado pela termodinâmica química; o segundo fator é o tempo necessário para esse resultado ser atingido. O qual é tratado pela cinética química.

A cinética química trata do estudo detalhado das velocidades das reações químicas. Sua parte experimental aborda a medida das velocidades de reações em várias temperaturas. A interpretação dos resultados permite acompreensão do mecanismo das reações.

Experimentalmente verifica-se que a velocidade de uma reação química depende da temperatura, pressão, das concentrações das espécies envolvidas, assim como da natureza das espécies envolvidas. A presença de um catalisador também pode afetar significativamente a velocidade da reação.

A cinética química está diretamente relacionada com à obtenção dedados cinéticos experimentais, à correlação destes dados cinéticos pelo emprego de gráficos, tabelas ou equações matemáticas, estabelecimento do mecanismo químico da reação, ao projeto do reator apropriado ao processamento de uma reação específica e à especificação das condições operacionais do mesmo.



2. CLASSIFICAÇÃO DAS REAÇÕES QUÍMICAS



As reações químicas podem ser classificadasem duas categorias: homogêneas e heterogêneas. As primeiras constam de uma única fase, podem ser catalíticas ou não-catalíticas e ocorrem em fase gasosa e líquida. Exemplo de reação homogênea catalítica na fase gasosa é a oxidação do SO2 a SO3, catalisada pelo óxido nítrico em um processo de produção de ácido sulfúrico. A maior parte das reações homogêneas catalíticas se processa em fase líquida,sendo a catálise ácido-base o tipo mais estudado. Como exemplo de reações cujas velocidades são controladas pela catálise ácido-base, têm-se: inversão de açucares, hidrólise de ésteres e amidas, esterificação de álcoois.

Nas reações heterogêneas, a mistura não é uniforme, ocorrendo reação em pelo menos mais de uma fase. Exemplo de reação heterogênea é a produção industrial de benzeno aparir da desidrogenação de ciclohexano, pela utilização da platina sobre alumina como catalisador.







3. VELOCIDADE DE REAÇÃO




A velocidade de uma reação química pode ser definida como a variação no grau de avanço da reação por unidade de volume e tempo:

[pic] (1)

Onde Vol. =volume do sistema; ( = grau de avanço da reação ; t = tempo.

O grau de avanço caracteriza a medida ou o grau em que uma dada reação ocorreu, e é definido como:

[pic] (2)

Onde ni = número de moles de uma espécie i; (i = número estequiométrico de i na equação química balanceada, com valornegativo se i for reagente, e positivo se for produto.

Para o caso de um sistema cujo volume não varia no transcurso da reação, pode-se utilizar a concentração molar (Ci) expressa por Ci = ni/Vol, e reescrever a equação (1), substituindo o valor de d( dado pela equação (2)

[pic] (3)

Portanto, podemos definir a velocidade de uma reaçãocomo a variação da concentração de uma substância do sistema reacional por unidade de tempo, relativo ao número estequiométrico da substância, na equação química balanceada. As unidades de concentração são expressas em mol L-1 e o tempo em minutos (min) ou segundos (s).

Neste caso, seja uma reação do tipo:

3A( 2B + C

Sendo CA, CB e CC, as concentrações das espécies reagentes A ,B e...
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