FACO - FACULDADE ORTODOXA
Rua Amazonas Quadra 05 Jardim Araguaia – Guarantã do Norte MT
CEP 78520-000
CLARICE ALVES PAVAN
ENGENHARIA CIVIL
8º SEMESTRE A
Cinética Química
Equilíbrio Químico
GUARANTÃ DO NORTE– MT
2019
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conceito de química cinética e suas aplicações
Tipologia: Trabalhos
2020
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FACO - FACULDADE ORTODOXA
Rua Amazonas Quadra 05 Jardim Araguaia – Guarantã do Norte MT CEP 78520- CLARICE ALVES PAVAN ENGENHARIA CIVIL 8º SEMESTRE A
Cinética Química
Equilíbrio Químico
GUARANTÃ DO NORTE– MT
CLARICE ALVES PAVAN
ENGENHARIA CIVIL
8º SEMESTRE A
Química Cinética
Equilíbrio Químico
Trabalho desenvolvido para a Disciplina de QUIMICA – 8° semestre do Curso de Engenharia Civil, FACO-Faculdade Ortodoxa – Guarantã do Norte/MT como parte da avaliação da disciplina, Orientadorº Cleymari Fagundes. GUARANTÃ DO NORTE– MT 2019
Cinética Química
Existe um ramo na ciência que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a influenciam, é a chamada Cinética Química. Pode se definir reações químicas como sendo um conjunto de fenômenos nos quais duas ou mais substâncias reagem entre si, dando origem a diferentes compostos. Equação química é a representação gráfica de uma reação química, onde os reagentes aparecem no primeiro membro, e os produtos no segundo. A + B C + D
Reagentes Produtos
O conhecimento e o estudo das reações, além de ser muito importante em termos industriais, também estão relacionados ao nosso dia a dia. A velocidade de uma reação é a rapidez com que os reagentes são consumidos ou rapidez com que os produtos são formados. A combustão de uma vela e a formação de ferrugem são exemplos de reações lentas. Na dinamite, a decomposição da nitroglicerina é uma reação rápida. As velocidades das reações químicas são determinadas através de leis empíricas, chamadas leis da velocidade, deduzidas a partir do efeito da concentração dos reagentes e produtos na velocidade da reação. As reações químicas ocorrem com velocidades diferentes e estas podem ser alteradas, porque além da concentração de reagentes e produtos, as velocidades das reações dependem também de outros fatores como: Concentração de reagentes : quanto maior a concentração dos reagentes maior será a velocidade da reação. Para que aconteça uma reação entre duas ou mais substâncias é necessário que as moléculas se choquem, de modo que haja quebra das ligações com consequente formação de outras novas. O número de colisões irá depender das concentrações de A e B. Veja a figura: Moléculas se colidem com maior frequência se aumentarmos o número de
moléculas reagentes. É fácil perceber que devido a uma maior concentração haverá aumento das colisões entre as moléculas. Superfície de contato : um aumento da superfície de contato aumenta a velocidade da reação. Um exemplo é quando dissolvemos um comprimido de sonrisal triturado e ele se dissolve mais rapidamente do que se estivesse inteiro, isto acontece porque aumentamos a superfície de contato que reage com a água. Pressão : quando se aumenta a pressão de um sistema gasoso, aumenta-se a velocidade da reação. Um aumento na pressão de P1 para P 2 reduziu o volume de V1 para V1/2, acelerando a reação devido à aproximação das moléculas. A figura acima exemplifica, pois com a diminuição do volume no segundo recipiente, haverá um aumento da pressão intensificando as colisões das moléculas e em consequência ocorrerá um aumento na velocidade da reação. Temperatura: quando se aumenta a temperatura de um sistema, ocorre também um aumento na velocidade da reação. Aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas. No nosso dia a dia podemos observar esse fator quando estamos cozinhando e aumentamos a chama do fogão para que o alimento atinja o grau de cozimento mais rápido. Catalisadores: os catalisadores são substâncias que aceleram o mecanismo
O equilíbrio químico ocorre quando em uma reação reversível (ocorre paralelamente nos dois sentidos), a velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação inversa. Quando esse equilíbrio é alcançado, as quantidades de reagentes e produtos envolvidas na reação permanecem estáveis. Nas reações químicas diretas os reagentes formam os produtos, enquanto nas reações inversas os produtos formam os reagentes. Em uma equação química esses elementos organizam-se de modo que no primeiro membro estejam os reagentes e no segundo os produtos. Como dito, para alcançar o equilíbrio químico a velocidade da reação direta (v1) precisar se igual à velocidade da reação inversa (v2), ou seja, v1 = v2. Isso pode ser exemplificado na imagem abaixo: O gráfico de equilíbrio químico possui a variável tempo (eixo x) e concentração em mol/L (eixo y). Qualquer curvatura descendente refere-se ao reagente, enquanto a curva ascendente refere-se ao produto. Considere a equação genérica de equilíbrio químico abaixo:
Equação equilíbrio químico. Inicialmente, v1 possui um valor máximo, pois os reagentes A e B também apresentam grandes concentrações. Porém, v2 é igual à zero, já que os produtos C e D ainda não foram formados. Na medida em que a reação evolui, A e B reduzem, ao mesmo tempo em que C e D aumentam, consequentemente, v1 reduz e v2 aumenta. Em função dessa relação inversamente proporcional, em um determinado momento as duas velocidades se igualam (v1 = v2). Ao alcançar o estado de equilíbrio, a reação parece ter cessado. Contudo, ela ainda ocorre com velocidades iguais e as concentrações de reagentes e produtos permanecem constantes.
Grau de equilíbrio
O grau de equilíbrio (a) representa a relação matemática entre a quantidade de um reagente que foi consumido e a quantidade deste reagente no começo da reação. Essa grandeza, indicada em mols, é dada pela expressão abaixo: A = quantidade em mols que reagiu/ quantidade inicial em mols Em relação ao grau de equilíbrio, podemos observar que: quanto maior o valor de a no equilíbrio, menor a sobra de reagente e maior a quantidade de produtos; quanto menor o valor de a no equilíbrio, maior a sobra de reagente e menor a formação de produtos. Exemplo - Considerando a reação x <--> y + w, que inicialmente tinha 2 mols de x e no equilíbrio foram encontrados 0,8 mols de x sem reagir. Podemos concluir que houve a reação de 2,00 – 0,8 = 1,20 mols de x, e o grau de equilíbrio são:
Exemplo – Considerando A + B <--> C + D, sabemos que v1= K1 [A] [B] e v2 = K2 [C] [D]. Logo, em equilíbrio K1 [A] [B] = K2 [C] [D]. No caso real da reação de formação da amônia N2 + 3H2 <--> 2NH3, temos: K = [NH3]²/ [N2] [H2]²