Cinética química — velocidade, colisões, fatores e lei da velocidade
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Resumo
Velocidade média: variação da quantidade (concentração, massa, mols) por tempo: v = |Δ[ ]|/Δt. Dividida pelo coeficiente, é a mesma para todas as espécies.
Teoria das colisões. Para reagir, as partículas precisam colidir com orientação adequada e energia ≥ energia de ativação (Ea): colisões efetivas. No topo da barreira forma-se o complexo ativado (estado de transição). Quanto menor a Ea, mais rápida a reação.
Fatores
- Temperatura: ↑T → mais colisões com energia suficiente → ↑v (regra prática de van't Hoff: +10 °C ≈ dobra a velocidade). Por isso a geladeira conserva alimentos.
- Concentração dos reagentes (ou pressão, para gases): ↑ → mais colisões → ↑v.
- Superfície de contato: sólido fragmentado (em pó) reage mais rápido (comprimido efervescente moído; pó de serragem explosivo).
- Catalisador: cria caminho com menor Ea; não é consumido, não altera ΔH nem o rendimento/equilíbrio (só o atinge mais rápido). Enzimas são catalisadores biológicos. Inibidor retarda.
- Luz (fotoquímicas) e natureza dos reagentes.
Lei da velocidade: v = k·[A]ᵃ·[B]ᵇ; k depende da temperatura e do catalisador; os expoentes (ordens) são experimentais; só em reações elementares coincidem com os coeficientes. Em mecanismos com várias etapas, a etapa lenta determina a velocidade.
Pegadinha Cebraspe. "O catalisador aumenta a velocidade porque fornece energia às moléculas e torna a reação mais exotérmica" → errado: ele reduz a Ea e não altera ΔH.
Visão geral
Na revelação de impressões, temperatura e umidade aceleram reagentes como ninidrina (câmaras aquecidas e úmidas) e o cianoacrilato (polimerização catalisada pela água e por componentes do resíduo).
Regra
Ver íntegra
Exemplo. v = k[A]²[B]: dobrando [A], v quadruplica; dobrando [B], v dobra; dobrando ambas, v fica 8 vezes maior. Ordem global = 3.
| Fator | Efeito na velocidade | Por quê |
|---|---|---|
| ↑ Temperatura | Aumenta | Mais moléculas com E ≥ Ea |
| ↑ Concentração | Aumenta | Mais colisões |
| ↑ Superfície de contato | Aumenta | Mais área exposta |
| Catalisador | Aumenta | Menor Ea |
| Inibidor | Diminui | Bloqueia o caminho |
Pontos-chave
- Ordem zero: velocidade independe da concentração daquele reagente.
- Catalisador acelera igualmente reação direta e inversa.
- Catálise homogênea (mesma fase) × heterogênea (catalisador sólido, como no conversor catalítico dos carros).
- A energia de ativação não muda com a temperatura; muda a fração de moléculas que a superam.
Como a banca cobra
- "Aumentar a temperatura eleva a velocidade da reação" → certo.
- "O catalisador diminui a energia de ativação e não é consumido" → certo.
- "Os expoentes da lei da velocidade são sempre iguais aos coeficientes da equação global" → errado.
- "Reagentes em pó reagem mais lentamente que em pedaços" → errado.
- "A etapa lenta de um mecanismo determina a velocidade global" → certo.
Referência
Fontes consultadas (2)
Mapa mental
Velocidade
- v = Δ[ ]/Δt
Colisões
- Orientação adequada
- Energia ≥ ativação
- Complexo ativado
Fatores
- Temperatura: +10 °C ≈ dobra
- Concentração e pressão
- Superfície de contato
- Catalisador: menor Ea
Catalisador
- Não é consumido
- Não altera ΔH nem equilíbrio
Lei da velocidade
- v = k[A]ᵃ[B]ᵇ
- Ordens experimentais
- Etapa lenta comanda
⚠️ Pegadinha
- Catalisador não muda ΔH
Questão 1, Certo ou Errado
O catalisador aumenta a velocidade da reação porque fornece energia às moléculas e torna a reação mais exotérmica.
Revelar gabarito
Gabarito: Errado
Errado. O catalisador não fornece energia: cria caminho alternativo com menor energia de ativação, acelera direta e inversa igualmente e mantém inalterado o ΔH da reação.
Questão 2, Certo ou Errado
Um comprimido efervescente moído reage mais rapidamente com a água que um inteiro.
Revelar gabarito
Gabarito: Certo
Certo. Fragmentar o sólido aumenta a superfície de contato e expõe mais área à água, o que multiplica as colisões e torna mais rápida a reação do comprimido moído.
Questão 3, Certo ou Errado
A refrigeração retarda a deterioração de alimentos por reduzir a velocidade das reações.
Revelar gabarito
Gabarito: Certo
Certo. Temperatura mais baixa reduz a fração de moléculas com energia igual ou superior à de ativação; as reações ficam mais lentas, e a geladeira conserva os alimentos por mais tempo.
Questão 4, Certo ou Errado
Os expoentes da lei de velocidade são sempre iguais aos coeficientes estequiométricos da equação global.
Revelar gabarito
Gabarito: Errado
Errado. As ordens da lei da velocidade, v = k·[A]ᵃ·[B]ᵇ, são determinadas experimentalmente e só coincidem com os coeficientes em reações elementares; em mecanismos com etapas, prevalece a etapa lenta.
Questão 5, Certo ou Errado
Para que haja reação, as colisões devem ter energia igual ou superior à energia de ativação e orientação adequada.
Revelar gabarito
Gabarito: Certo
Certo. A teoria das colisões exige colisões efetivas, com energia mínima e orientação adequada; no topo da barreira de energia forma-se o complexo ativado, ou estado de transição.
- Revelar resposta
Teoria das colisões
Reação exige colisão com orientação adequada e energia ≥ energia de ativação.
- Revelar resposta
Efeito do catalisador
Cria caminho com menor Ea; não é consumido; não altera ΔH nem o equilíbrio.
- Revelar resposta
Fatores que aumentam a velocidade
↑ temperatura, ↑ concentração, ↑ superfície de contato, catalisador, luz (fotoquímicas).
- Revelar resposta
Lei da velocidade
v = k·[A]ᵃ·[B]ᵇ; ordens experimentais; coincidem com coeficientes só em reações elementares.
- Revelar resposta
Regra de van't Hoff
+10 °C ≈ dobra a velocidade (regra prática).
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