Como Atuam as Substâncias Catalisadoras?

 

Os catalisadores são substâncias capazes de acelerar uma reação sem sofrerem alteração, isto é, não são consumidas durante a reação.

Para entendermos como atuam os catalisadores, precisamos nos lembrar do que foi explicado no texto “Energia de ativação”. Conforme mostrado lá, para que uma reação química se inicie, é necessário que os reagentes tenham ou recebam certa quantidade de energia mínima, que é denominada de energia de ativação.

Com essa energia mínima, os reagentes conseguem atingir o complexo ativado, que é um estado intermediário (estado de transição) que se forma entre os reagentes e os produtos, em cuja estrutura existem as ligações anteriores enfraquecidas e a formação de novas ligações (presentes nos produtos).

Por exemplo, considere a reação genérica abaixo:

 Observe que a energia de ativação necessária para atingir o complexo ativado se torna uma espécie de obstáculo que precisa ser ultrapassado para que a reação ocorra. Isso significa que quanto maior for a energia de ativação de uma reação, maior será o obstáculo a ser vencido e menor será a velocidade da reação.

O contrário também é verdadeiro, se a energia de ativação for menor, a reação será mais rápida. É exatamente isso que os catalisadores fazem, eles criam um caminho alternativo, que exige menor energia de ativação, fazendo com que a reação se processe de forma mais rápida.

Para conseguir abaixar a energia de ativação, o catalisador age mudando o mecanismo da reação, por se combinar com os reagentes num sistema que pode ser monofásico (catálise homogênea) ou polifásico (catálise heterogênea).

Mas, de forma genérica, podemos dizer que essa combinação entre o reagente e o catalisador forma um composto intermediário que depois se transforma, originando o produto e o catalisador. Observe como isso pode ser representado:

Veja que o catalisador é regenerado ao final da reação, não sendo consumido por ela.

Um fato importante é que o catalisador acelera tanto a reação direta quanto a inversa, isso significa que ele diminui a energia de ativação de ambas.

Fonte:http://www.brasilescola.com/quimica/como-atuam-as-substancias-catalisadoras.htm

Cinética Química e Equilíbrios Químicos

Cinética química 
1. Velocidade média da reação - toda reação que esteja ocorrendo continuará enquanto houver reagentes suficientes. Essa velocidade é medida em mols por unidade de tempo. Por exemplo: mol/min.

- Condições para a ocorrência das reações - vários fatores interferem para que as reações ocorram, como por exemplo, a colisão entre as partículas dos reagentes. Entre essas colisões, algumas são efetivas, resultando em quebra de ligações.

- Energia de ativação - é a energia mínima para a ativação da reação.

2. Fatores que influenciam a velocidade da reação - alguns fatores podem influir na velocidade de uma reação:

- Área de contato - quanto maior a área de contato entre os reagentes maior a velocidade da reação.

- Temperatura - o aumento da temperatura dos reagentes aumenta a velocidade da reação.

- Regra de Van’t - a elevação de 10°C faz a velocidade da reação dobrar.

- Catalisadores - são substâncias capazes de acelerar uma reação sem integrá-la, não sendo portanto consumidas durante a reação.

- Concentração dos reagentes - a velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração dos reagentes.

→ Lei da velocidade de Guldberg e Waage.


Obs.: como a pressão de um gás influi na sua concentração, também influencia a velocidade da reação.


Equilíbrios químicos


1. Constante de equilíbrio em termos de concentração

2. Quociente de equilíbrio


3. Constante de equilíbrio em termos de pressão (gases)



Deslocamento do equilíbrio
- Princípio de Le Chatelier - Ao se aplicar uma nova componente num sistema em equilíbrio, ele tende a reagir de modo a se reajustar no sentido contrário a essa componente.

- se houver aumento da concentração de um dos produtos, o equilíbrio se deslocará para o lado dos reagentes; se houver aumento de concentração dos reagentes, ocorrerá um deslocamento no sentido dos produtos.

- se houver aumento da pressão de um dos produtos, o equilíbrio se deslocará para o lado dos reagentes; se houver aumento de pressão dos reagentes, ocorrerá um deslocamento no sentido dos produtos.

- se houver aumento da temperatura de um dos produtos, o equilíbrio se deslocará para o lado dos reagentes; se houver aumento de temperatura dos reagentes, ocorrerá um deslocamento no sentido dos produtos.
Obs.: catalisadores não interferem no equilíbrio do sistema.


Exercícios:
1. Realizou-se a reação de decomposição do ácido carbônico:
 

Mediu-se a concentração em quantidade de matéria de gás carbônico nos tempos 10s e 20s, obtendo-se o seguinte resultado em mol/L:
10s : 0,2 M
20s : 0,8 M
Qual a velocidade média dessa reação no intervalo de 10s a 20s?

2. (PUC-PR) A revelação de uma imagem fotográfica em um filme é um processo controlado pela cinética química da redução do halogeneto de prata por um revelador. A tabela abaixo mostra o tempo de revelação de determinado filme usando um revelador D-76.

Quantidade existente do revelador (mol) Tempo de revelação (min)


A velocidade média de revelação no intervalo de tempo de 7 min a 10 min é, em mol/min:

a. 3,14
b. 2,62
c. 1,80
d. 1,33
e. 0,70



3. (FATEC) Nas condições ambientes, é exemplo de sistema em estado de equilíbrio uma:

a. xícara de café bem quente;
b. garrafa de água mineral gasosa fechada;
c. chama uniforme de bico de Bunsen;
d. porção de água fervendo em temperatura constante;
e. tigela contendo feijão cozido.



4. (UFU - MG) Misturam-se 2 mols de ácido acético com 3 mols de álcool etílico, a 25°C, e espera-se atingir o equilíbrio. Sendo o valor de Kc, a 25°C, igual a 4, as quantidades aproximadas, em mols, de ácido acético e acetato de etila são, respectivamente:

a. 2 e 5
b. 2 e 3
c. 0,43 e 1,57
d. 3,57 e 1,57
e. 3,57 e 4,57


Resposta:
1. 0,06M
2. 1,33
3. garrafa de água mineral gasosa fechada;
4. 0,43 e 1,57

Fonte: http://guiadoestudante.abril.com.br/estudar/quimica/cinetica-quimica-equilibrios-quimicos-677148.shtml

Eletroquímica #2

Mecanismos

Para entender-se os processos químicos envolvidos, estabeleceremos as reações químicas da pilha de Volta e de Daniell.

Sendo catodo o eletrodo positivo, e sendo o eletrodo onde ocorre a redução, ocorre ganho de elétrons. O anodo sendo o eletrodo negativo, é o eletrodo onde ocorre oxidação, ocorrendo perda de elétrons.

As semi-equações das reações que ocorrem:

Cu²⁺ + 2 e^- → Cu_(s)

o íon cobre (Cu²⁺) da solução é reduzido pelos dois elétrons, por 2 e^-, que são providos pela corrente elétrica.

Zn_(s) → Zn²⁺ + 2 e^-

o zinco metálico é oxidado, formando íon zinco (Zn²⁺) e há a liberação de dois elétrons, 2 e^-. Estes elétrons liberados serão os responsáveis pela geração da corrente elétrica do sistema (no caso, a pilha).

Cu²⁺ + 2 e^- → Cu⁰

Zn⁰ → Zn²⁺ + 2 e^-

______________________

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

Com o prosseguimento da reação, ocorrerá formação de cobre metálico, que se deposita no eletrodo de cobre, em sua superfície, enquanto o eletrodo de zinco é corroído, pois o zinco estará se transformando em íons que passarão para a solução de sulfato de zinco.

A pilha de Daniell pode ser escrita por:

Zn⁰ + Cu²⁺_(aq) → Zn²⁺_(aq) + Cu⁰

ou, de uma forma mais esquemática, que pode ser adaptada à diversas pilhas, com diversos eletrodos metálicos:

Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu

onde, || representa a ponte salina.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletroqu%C3%ADmica