Quimica geral

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Capítulo 13
CINÉTICA QUÍMICA
TÓPICOS GERAIS

13.1 VELOCIDADES DE REAÇÃO E MECANISMOS: UMA RÁPIDA INTRODUÇÃO O significado de velocidade O significado de mecanismo

13.2 A EQUAÇÃO DE VELOCIDADE A medida das velocidades de reação A influência da concentração sobre as velocidades de reação Reações de primeira ordem Reações de segunda ordem Reações de outras ordens Reações de zero, primeira esegunda ordens: um resumo dos métodos gráficos

13.3 A TEORIA DAS COLISÕES Processos elementares e molecularidade Processos bimoleculares em fase gasosa Processos unimoleculares e trimoleculares A energia de ativação e a variação com a temperatura Reações em soluções líquidas

13.4 O COMPLEXO ATIVADO Teoria do estado de transição

13.5 MECANISMOS DE REAÇÃO: UMA INTRODUÇÃO

13.6 CATÁLISECatálise homogênea Catálise heterogênea Inibidores

13

Em uma ou outra ocasião, quem não desejou que transformações tais como o estrago de alimentos, a queima de velas, o rachamento e o descascamento de pinturas e a ferrugem da lataria dos automóveis ocorressem um pouco mais lentamente? E quem já não desejou que a cicatrização de feridas, o cozimento de batatas, o endurecimento do concreto, ocrescimento de plantas e a desintegração de plásticos e outros objetos jogados no lixo ocorressem mais rapidamente? As velocidades das reações químicas podem ser extremamente lentas ou extremamente rápidas. O estudo dos fatores que influenciam as velocidades das reações tem aplicações práticas óbvias. Além disso, este estudo fornece informações valiosas de como as reações químicas ocorrem narealidade. A cinética química é o estudo das velocidades e mecanismos das reações químicas. A velocidade de uma reação é a medida da rapidez com que se formam os produtos e se consomem os reagentes. O mecanismo de uma reação consiste na descrição detalhada da seqüência de etapas individuais que conduzem os reagentes aos produtos. A equação simplificada para uma reação não exibe essas etapas, mostrandoapenas a modificação global, resultado final de todas as etapas que participam do mecanismo. Muito do que conhecemos sobre os mecanismos das reações provém do estudo das velocidades de reação e de como são influenciadas por vários fatores. Em geral, a velocidade de uma reação é determinada: (1) pelas propriedades dos reagentes, (2) pelas concentrações dos reagentes e (3) pela temperatura. Avelocidade pode ser influenciada, ainda: (4) pelas concentrações de outras substâncias que não são os reagentes e (5) pelas áreas das superfícies em contato com os reagentes. Neste capítulo introduzimos um novo símbolo, os colchetes [ ], que indicarão a concentração da espécie que está representada no seu interior. Esta é uma convenção usual e significa: concentração molar, a menos que uma outra unidadeseja especificada. Assim, por exemplo, "a concentração molar dos íons sódio” será escrita [Na+].

13.1 VELOCIDADES DE REAÇÃO E MECANISMOS: UMA RAPIDA INTRODUÇÃO O SIGNIFICADO DE VELOCIDADE A velocidade de reação mede quão rapidamente um reagente é consumido ou um produto é formado, durante a reação. Para ver como as velocidades de reação podem ser descritas quantativamente, considere a reaçãohipotética, homogênea (em fase única):

A+B

C+D 14

Admita que A e B são misturados no tempo t = 0 e que a concentração inicial de A é 10,00 mol/L. Com a ocorrência da reação, [A] decresce, como é mostrado pela curva da Figura 13.1. Expressar a velocidade da reação numericamente não é fácil, pois a velocidade com que os reagentes são consumidos (e os produtos são formados) variaconstantemente. Diante desta dificuldade, como poderemos expressar a velocidade? Uma solução para o problema é considerar a velocidade média de desaparecimento de A (decréscimo de sua concentração) num certo intervalo de tempo. A tabela seguinte mostra [A] num intervalo de 2 min (os pontos da tabela estão representados no gráfico da Figura 13.1.):

Tempo, min 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0

[A]...
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