Notas da Classe de Cinética Química 12 PDF Download Gratuito
Você está procurando um guia abrangente e fácil de entender sobre cinética química para a classe 12? Se sim, então você veio ao lugar certo. Neste artigo, você aprenderá tudo o que precisa saber sobre cinética química, que é um dos tópicos mais importantes da físico-química. Você também receberá um download gratuito em PDF das notas no final do artigo.
A cinética química é o ramo da química que trata do estudo das taxas das reações químicas e dos fatores que as afetam. Isso nos ajuda a entender quão rápido ou lento ocorre uma reação, quais são as condições que influenciam sua velocidade e quais são as etapas envolvidas em seu mecanismo. A cinética química é essencial para os alunos da classe 12 porque os ajuda a se preparar para exames competitivos como JEE e NEET, onde perguntas sobre esse tópico são frequentes. Também os ajuda a apreciar as aplicações práticas da química em vários campos, como engenharia, biologia, medicina e ciências ambientais.
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Fatores que afetam a velocidade de uma reação química
A velocidade de uma reação química é definida como a mudança na concentração de reagentes ou produtos por unidade de tempo. Pode ser expresso como:
Taxa = -d[R]/dt = d[P]/dt
onde [R] e [P] são as concentrações de reagentes e produtos, respectivamente, e t é o tempo.
A velocidade de uma reação química depende de vários fatores, como:
Concentração de Reagentes
A concentração dos reagentes é diretamente proporcional à velocidade da reação. Isso significa que, à medida que a concentração dos reagentes aumenta, a velocidade da reação também aumenta. Isso ocorre porque uma concentração mais alta significa mais moléculas por unidade de volume, o que resulta em mais colisões entre elas e, portanto, mais chances de uma reação bem-sucedida.
Temperatura
A temperatura também é diretamente proporcional à velocidade da reação.Isso significa que, à medida que a temperatura aumenta, a velocidade da reação também aumenta. Isso ocorre porque uma temperatura mais alta significa mais energia cinética para as moléculas, o que resulta em movimentos mais rápidos, mais colisões e maior energia de ativação.
Catalisador
Um catalisador é uma substância que aumenta a taxa de reação sem sofrer nenhuma mudança permanente. Ele faz isso fornecendo um caminho alternativo para a reação com menor energia de ativação. Isso significa que um catalisador diminui a barreira de energia para a reação, o que resulta em mais moléculas com energia suficiente para reagir.
Área de Superfície
A área da superfície também é diretamente proporcional à velocidade da reação. Isso significa que, à medida que a área da superfície aumenta, a velocidade da reação também aumenta. Isso ocorre porque uma área de superfície maior significa mais exposição dos reagentes uns aos outros, o que resulta em mais colisões e mais reações.
Lei de Taxa e Ordem de Reação
A lei da velocidade é uma expressão que relaciona a velocidade da reação com a concentração dos reagentes elevada a algumas potências. Pode ser escrito como:
Taxa = k[R1][R2]...
onde k é a constante de velocidade, [R1], [R2], ... são as concentrações dos reagentes, e m, n, ... são as ordens de reação em relação a cada reagente. A ordem geral da reação é a soma das ordens individuais.
A lei de velocidade e a ordem da reação só podem ser determinadas experimentalmente. Eles não podem ser previstos a partir da equação química balanceada. A ordem da reação indica quão sensível é a velocidade da reação à mudança na concentração de um reagente.
Definição e Exemplos de Lei de Taxa e Constante de Taxa
A lei de velocidade também é chamada de equação de velocidade ou expressão diferencial de velocidade. Ela mostra como a velocidade da reação depende da concentração dos reagentes em qualquer instante de tempo. Por exemplo, para a reação:
2NO + O2 2NÃO2
A lei de velocidade é dada por:
Taxa = k[NÃO][O2]
Isso significa que a velocidade da reação é diretamente proporcional ao quadrado da concentração de NO e a concentração de O2.
A constante de velocidade, k, é uma constante de proporcionalidade que depende da natureza da reação, da temperatura e da presença de um catalisador. Tem um valor específico para uma determinada reação a uma determinada temperatura. Não depende da concentração dos reagentes. As unidades de k variam dependendo da ordem da reação. Por exemplo, para uma reação de primeira ordem, k tem unidades de s, enquanto para uma reação de segunda ordem, k tem unidades de L mol s.
Métodos para determinar a ordem da reação
Existem dois métodos principais para determinar a ordem da reação em relação a um reagente: o método da taxa inicial e o método da taxa integrada.
O método da velocidade inicial envolve medir a velocidade inicial da reação em diferentes concentrações de um reagente e manter os outros reagentes constantes. Então, um gráfico de log(taxa) vs log(concentração) é feito e a inclinação dá a ordem da reação. Por exemplo, para a reação:
A + B C + D
O método da taxa inicial pode ser usado para encontrar a ordem em relação a A variando [A] e mantendo [B] constante.
O método da taxa integrada envolve medir a concentração de um reagente em diferentes momentos durante o curso de uma reação e manter os outros reagentes em excesso. Em seguida, é feito um gráfico de concentração versus tempo e a forma da curva dá a ordem da reação. Por exemplo, para uma reação de primeira ordem:
A B + C
O método da taxa integrada pode ser usado para encontrar a ordem em relação a A plotando [A] vs t e obtendo uma linha reta com uma inclinação negativa.
Reações de ordem zero, primeira ordem e segunda ordem
Uma reação de ordem zero é aquela em que a velocidade da reação é independente da concentração de qualquer reagente. Tem uma taxa constante que é igual à constante de taxa. A lei de velocidade integrada para uma reação de ordem zero é:
[A] = -kt + [A]0
onde [A] é a concentração de A no tempo t, [A]0 é a concentração inicial de A, ek é igual ao produto da frequência de colisão e a fração de colisões efetivas. A fração de colisões efetivas depende da energia de ativação e da temperatura, enquanto a frequência de colisão depende da concentração e da área de superfície dos reagentes.
Conclusão
Neste artigo, você aprendeu sobre cinética química, que é o estudo das taxas de reações químicas e os fatores que as afetam. Você aprendeu sobre os seguintes tópicos:
Os fatores que afetam a velocidade de uma reação química, como concentração, temperatura, catalisador e área de superfície.
A lei da velocidade e a ordem da reação, que relacionam a velocidade da reação com a concentração dos reagentes.
A equação de Arrhenius e a energia de ativação, que relacionam a constante de velocidade com a temperatura e a barreira de energia para a reação.
A teoria da colisão das taxas de reação, que explica como a frequência e a eficácia das colisões entre moléculas determinam a taxa de reação.
Ao aprender esses tópicos, você obteve uma compreensão mais profunda de como as reações químicas ocorrem e como elas podem ser controladas ou otimizadas. Você também se preparou para estudos de nível superior em química e áreas afins. Você pode baixar um PDF gratuito dessas notas clicando no link abaixo.
perguntas frequentes
Aqui estão algumas perguntas e respostas frequentes sobre cinética química:
Qual é a diferença entre velocidade e constante de velocidade?
A velocidade de uma reação química é a mudança na concentração de reagentes ou produtos por unidade de tempo. Depende de vários fatores, como concentração, temperatura, catalisador e área superficial. A constante de velocidade é uma constante de proporcionalidade que relaciona a velocidade da reação com a concentração dos reagentes elevada a algumas potências.Depende da natureza da reação, da temperatura e da presença de um catalisador.
Qual é a diferença entre energia de ativação e energia de limiar?
A energia de ativação é a energia mínima necessária para uma colisão bem-sucedida entre as moléculas. Representa a barreira energética que deve ser superada pelos reagentes para formar produtos. A energia limite é a energia mínima necessária para uma colisão entre moléculas. Representa a energia potencial dos reagentes em seu estado fundamental. A energia de ativação é sempre maior ou igual à energia limite. A diferença entre eles é chamada de energia de ativação.
Qual é a diferença entre molecularidade e ordem de reação?
A molecularidade de uma reação é o número de moléculas que colidem entre si em uma única etapa elementar. Só pode ter valores inteiros, como 1, 2 ou 3. A ordem da reação é a soma das potências da concentração dos reagentes na lei de velocidade. Pode ter qualquer valor, como 0, 1, 1,5 ou 2. A molecularidade e a ordem da reação não são necessariamente as mesmas. A molecularidade só pode ser aplicada a reações elementares, enquanto a ordem de reação pode ser aplicada a qualquer reação.
Qual é a diferença entre catálise homogênea e heterogênea?
Um catalisador homogêneo é um catalisador que está na mesma fase que os reagentes e produtos. Forma um complexo intermediário com os reagentes e diminui a energia de ativação da reação. Um catalisador heterogêneo é um catalisador que está em uma fase diferente dos reagentes e produtos. Ele fornece uma superfície para os reagentes adsorverem e reagirem e diminui a energia de ativação da reação.
Qual é a diferença entre reações reversíveis e irreversíveis?
Uma reação reversível é uma reação que pode ocorrer tanto no sentido direto quanto no inverso.Atinge um estado de equilíbrio, onde a velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação inversa. As concentrações de reagentes e produtos permanecem constantes no equilíbrio. Uma reação irreversível é uma reação que só pode ocorrer em uma direção. Vai até a conclusão, onde todos os reagentes são convertidos em produtos. A velocidade da reação direta é muito maior do que a velocidade da reação inversa. As concentrações dos reagentes diminuem para zero e as concentrações dos produtos aumentam para o máximo na conclusão. 0517a86e26
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