O documento discute cinética química de reações de primeira e segunda ordem. Apresenta equações matemáticas para calcular constantes de velocidade e meia-vida de reações. Fornece exemplos numéricos de cálculos cinéticos para reações como a decomposição de N2O5 e combinação de átomos de iodo.

1. 10/09/2014
1
Disciplina de Físico Química I - Tipos de Soluções – Propriedades Coligativas.
Prof. Vanderlei Inácio de Paula – contato: vanderleip@anchieta.br
Cinética – ordem de reação

2. 10/09/2014
2
Númerodemoléculas
𝑉 = −
1
2
∆ 𝐴
∆𝑡
𝑜𝑢
∆ [𝐵]
∆𝑡
Cinética – ordem de reação
Cinética – ordem de reação

3. 10/09/2014
3
𝑉 =
∆ 𝑂2
∆𝑡
=
1
𝑅𝑇
∆𝑃
∆𝑡
A  Produto
𝑉 = −
∆ 𝐴
∆𝑡
𝑉 = 𝑘 [𝐴]
−
∆ 𝐴
∆𝑡
= 𝑘 [𝐴]
𝑘 = −
∆ 𝐴
[𝐴]
1
∆𝑡
Usando cálculo diferencial e integral.
−
𝑑 𝐴
𝑑𝑡
= 𝑘 [𝐴]
𝑑 𝐴
[𝐴]
= − 𝑘𝑑𝑡
[𝐴]0
[𝐴] 𝑡 𝑑[𝐴]
[𝐴]
= −𝑘
0
𝑡
𝑑𝑡
l𝐧 [𝐀]𝐭−𝐥𝐧 𝐀 𝟎 = −𝒌𝒕
l𝐧
[𝑨] 𝒕
[𝑨] 𝟎
= − 𝒌𝒕
𝐥𝐧 [𝐀]𝐭−𝐥𝐧 𝐀 𝟎 = −𝒌𝒕
𝐥𝐧 [𝐀]𝐭 = −𝒌𝒕 + 𝐥𝐧 𝐀 𝟎
𝒚 = 𝐦 𝒙 + 𝒃
t = x
𝑚 =
∆𝑦
∆𝑥

4. 10/09/2014
4
t (s) [N2O5] ln [N2O5]
0 0,91 -0,094
300 0,75 -0,29
600 0,64 -0,45
1200 0,44 -0,82
3000 0,16 -1,83
0,91
0,75
0,64
0,44
0,16
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
[N2O5]
tempo (s)
Decomposição de N2O5
𝐥𝐧 [𝐀]𝐭−𝐥𝐧 𝐀 𝟎 = −𝒌𝒕
𝐥𝐧 [𝐀]𝐭 = −𝒌𝒕 + 𝐥𝐧 𝐀 𝟎
𝒚 = 𝐦 𝒙 + 𝒃
t = x
k = 𝑚 =
∆𝑦
∆𝑥
t (s) [N2O5] ln [N2O5]
0 0,91 -0,094
300 0,75 -0,29
600 0,64 -0,45
1200 0,44 -0,82
3000 0,16 -1,83
-2
-1,8
-1,6
-1,4
-1,2
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
ln[N2O5]
tempo (s)
DECOMPOSIÇÃO DE N2O5
k =
∆(−1,83−(−0,29)
3000−300
k =
(−1,54)
2700
= 5,7 . 10−4

5. 10/09/2014
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Exercícios:
A conversão em fase gasosa do ciclopropano é uma reação de primeira ordem
com uma constante de velocidade de 6,7 x 10-4 s-1 a 500°C.
(a)Se a concentração inicial do ciclopropano for 0,25 M, qual será a sua
concentração após 8,8 min?
(b)Qual é o tempo (em minutos) necessário para que a concentração do
ciclopropano diminua de 0,25 M para 0,15 M?
(c) Qual é o tempo necessário (em minutos) para a conversão de 74% do material
de partida?
𝐥𝐧 [𝐀]𝐭 = −𝒌𝒕 + 𝐥𝐧 𝐀 𝟎
A conversão em fase gasosa do ciclopropano é uma reação de primeira ordem com uma constante de velocidade de 6,7 x 10-4 s-1 a
500°C.
(a) Se a concentração inicial do ciclopropano for 0,25 M, qual será a sua concentração após 8,8 min?
(b) Qual é o tempo (em minutos) necessário para que a concentração do ciclopropano diminua de 0,25 M para 0,15 M?
(c) Qual é o tempo necessário (em minutos) para a conversão de 74% do material de partida?
Resposta:
𝐥𝐧 [𝐀]𝐭 = −𝟔, 𝟕. 𝟏𝟎−𝟒 𝒙 𝟓𝟐𝟖 + 𝐥𝐧 𝟎, 𝟐𝟓 𝟎
𝐥𝐧 [𝐀]𝐭 = −𝟏, 𝟕𝟒
[𝐀]𝐭 = 𝒆−𝟏,𝟕𝟒 = 𝟎, 𝟏𝟖 𝑴
(a)
l𝐧
[𝑨] 𝒕
[𝑨] 𝟎
= − 𝒌𝒕(b)
l𝐧
[𝟎,𝟏𝟓] 𝒕
[𝟎,𝟐𝟓] 𝟎
= −𝟔, 𝟕. 𝟏𝟎−𝟒 𝒕
-𝟎, 𝟓𝟏 = −𝟔, 𝟕. 𝟏𝟎−𝟒 𝒕
t = 𝟕𝟔𝟐 𝒔 ∴ 𝟏𝟐, 𝟕 𝒎𝒊𝒏
(c)
l𝐧
[𝟎,𝟐𝟔] 𝒕
[𝟏,𝟎𝟎] 𝟎
= −𝟔, 𝟕. 𝟏𝟎−𝟒 𝒕
l𝐧
[𝑨] 𝒕
[𝑨] 𝟎
= − 𝒌𝒕
t = 𝟐𝟎𝟎𝟎 𝒔 ∴ 𝟑𝟑 𝒎𝒊𝒏

6. 10/09/2014
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Meia-vida
𝒕 =
𝟏
𝒌
l𝐧
[𝑨] 𝟎
[𝑨] 𝒕
𝒕 𝟏
𝟐
=
𝟏
𝒌
l𝐧
[𝑨] 𝟎
[𝑨] 𝟎/𝟐
𝒕 𝟏
𝟐
=
𝟏
𝒌
l𝐧 𝟐 =
𝟎,𝟔𝟗𝟑
𝒌
Exercícios:
A decomposição do etano (C2H6) em radicais metil é uma reação de primeira
ordem com uma constante de velocidade de 5,36 x 10-4 s-1 a 700°C:
C2H6(g)  2 CH3(g)
Calcule a meia-vida da reação em minutos.

7. 10/09/2014
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Exercícios:
A decomposição do etano (C2H6) em radicais metil é uma reação de primeira
ordem com uma constante de velocidade de 5,36 x 10-4 s-1 a 700°C:
C2H6(g)  2 CH3(g)
Calcule a meia-vida da reação em minutos.
𝒕 𝟏
𝟐
=
𝟏
𝒌
l𝐧 𝟐 =
𝟎,𝟔𝟗𝟑
𝒌
Resposta:
𝒕 𝟏
𝟐
=
𝟎,𝟔𝟗𝟑
𝒌
𝒕 𝟏
𝟐
=
𝟎,𝟔𝟗𝟑
5,36 x 10-4
𝒕 𝟏
𝟐
= 𝟏𝟐𝟗𝟎 𝒔 ∴ 𝟐𝟏, 𝟓 𝒎𝒊𝒏
A  Produto
𝑉 = −
∆ 𝐴
∆𝑡
𝑉 = 𝑘 [𝐴]2
−
∆ 𝐴
∆𝑡
= 𝑘 [𝐴]2
𝑘 = −
∆ 𝐴
[𝐴]2
1
∆𝑡
𝑑 𝐴
[𝐴]2
= − 𝑘𝑑𝑡
[𝐴]0
[𝐴] 𝑡 𝑑[𝐴]
[𝐴]2
= −𝑘
0
𝑡
𝑑𝑡
𝟏
[𝑨] 𝒕
=
𝟏
[𝑨] 𝟎
+ 𝒌𝒕
𝒕 𝟏
𝟐
=
𝟏
𝒌 [𝑨] 𝟎
Meia-vida

8. 10/09/2014
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Exercícios:
Os átomos de iodo combinam para formar iodo molecular em fase gasosa de
acordo com a seguinte equação: I(g) + I(g)  I2(g)
Essa reação segue uma cinética de segunda ordem e possui uma constante de
velocidade elevada, 7,0 x 109 M-1 s-1, a 23°C.
(a) Calcule a concentração de I após 2,0 min do início da reação, sabendo que a
sua concentração inicial é de 0,086 M.
(b) Calcule a meia-vida da reação quando as concentrações iniciais de I são
0,60M e 0,42 M.
Exercícios:
Os átomos de iodo combinam para formar iodo molecular em fase gasosa de acordo com a seguinte equação: I(g) + I(g)  I2(g)
Essa reação segue uma cinética de segunda ordem e possui uma constante de velocidade elevada, 7,0 x 109 M-1 s-1, a 23°C.
(a) Calcule a concentração de I após 2,0 min do início da reação, sabendo que a sua concentração inicial é de 0,086 M.
(b) Calcule a meia-vida da reação quando as concentrações iniciais de I são 0,60M e 0,42 M.
Resposta:
𝟏
[𝑨] 𝒕
=
𝟏
[𝑨] 𝟎
+ 𝒌𝒕(a)
𝟏
[𝑨] 𝒕
=
𝟏
[0,086] 𝟎
+ 7,0 x 109 𝒙 𝟏𝟐𝟎
[𝐴] 𝑡= 1,2 𝑥 10−12
𝑀
(b)
𝒕 𝟏
𝟐
=
𝟏
𝒌 [𝑨] 𝟎
𝒕 𝟏
𝟐
=
𝟏
7,0 x 109[𝟎,𝟔𝟎] 𝟎
𝒕 𝟏
𝟐
= 2,4 𝑥 10−10 𝑠
𝒕 𝟏
𝟐
=
𝟏
7,0 x 109[𝟎,𝟒𝟐] 𝟎
𝒕 𝟏
𝟐
= 3,4 𝑥 10−10 𝑠

9. 10/09/2014
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Equação de 1° ou 2° ordem?
A dimerização do tetrafluoroetileno (C2F4) para octafluorociclobutano (C4F8) possui qual ordem reacional?
𝐥𝐧 [𝐀]𝐭 = −𝒌𝒕 + 𝐥𝐧 𝐀 𝟎
𝟏
[𝑨] 𝒕
=
𝟏
[𝑨] 𝟎
+ 𝒌𝒕
 Equação para 1° ordem
Equação para 2° ordem 
Menor desvio 
2° ordem