Química - Relatório: Determinação da ordem de uma reação

• Link do relatório:

https://drive.google.com/file/d/18NmaBHPucEy-Cz8hX9Y8xMTqPu9DJTsi/view?usp=sharing

• Introdução (ver o link para ter acesso completo):

A cinética química foca em estudar com que rapidez uma reação acontece.
Assunto de enorme importância e utilidade no dia-dia. Por exemplo, na medicina, com
a cinética química, é possível saber quanto tempo demora para um certo
medicamento agir. Ou até mesmo, controlar o tempo que um combustível se queima
dentro do motor de um automóvel.

Velocidade de reação e estequiometria:
Seja uma reação A → B , admite-se que a velocidade de aparecimento de B é
a mesma que a de desaparecimento de A. Isso porque a estequiometria dessa reação
diz que para cada 1 mol de B formado foi consumido 1 mol de A. Mas o que acontece
quando se tem coeficientes estequiométricos diferentes? Por exemplo: 2A → B. Pode-
se afirmar que, em um mesmo período de tempo, desapareceu 2 mols de A e
apareceu 1 mol de B. Desta forma, a velocidade de desaparecimento de A é duas
vezes a velocidade de aparecimento de B. Para igualar a velocidade de A e velocidade
de B e obter a velocidade da reação, divide as velocidades de cada substancia pelo
seu coeficiente estequiométrico.

No entanto, existem condições que alteram a velocidade das reações. São elas:

• Estado físico: quanto mais próximo do estado gasoso, maior será a velocidade;
• Concentração: quanto mais concentrado, maior será a velocidade;
• Temperatura: quanto maior a temperatura, maior será a velocidade, pois aumenta as a energia cinética das partículas e assim acontece mais colisões entre elas, fazendo com que reaja mais em menos tempo;
• Superfície de contato: quanto mais contato as substâncias tiverem umas com as outras, maior será a velocidade, assim, o pó tem mais tendência de ter maior velocidade do que um sólido volumoso;
• Catalisador: são agentes que tem o objetivo de aumentar ou diminuir a velocidade. Para aumentar a velocidade o catalisador oferece um atalho para os produtos serem formados. Veja a ilustração abaixo:

Velocidade de reação e concentração: 

Em uma reação real, observa-se que as velocidades instantâneas vão se alterando durante todo o tempo da reação. Isso se deve ao fato de que as concentrações se alteram durante o tempo. A figura abaixo esclarece isso: 

Desta forma, usa-se a lei da velocidade para obter a velocidade da reação. Para uma reação genérica 𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 → 𝑐𝐶 + 𝑑𝐷 , a lei da velocidade ficaria assim:

𝑉 = 𝑘([𝐴]^𝑚)*([𝐵]^n)

Onde, k é a constante de velocidade e m e n são as ordens dos reagentes e indicam como a velocidade é afetada pela concentração de cada reagente. Para se obter m fixa-se a concentração de B, altera-se a de A e analisa a velocidade (do mesmo jeito invertido para n).
Existem quatro principais ordens, são elas:

• Ordem zero: Quando a concentração do reagente não interfere na velocidade, ou seja, a velocidade não se altera quando alterar a concentração do reagente. Afirma-se que a ordem deste reagente é igual a zero, pois todo número elevado a zero é igual a 1 e o produto de um número por 1 não alterar o resultado. 
• Primeira ordem: Se dobrar a concentração de A e a velocidade também dobrar, diz que a ordem do reagente A (m) é igual a 1. 
• Segunda ordem: Se dobrar a concentração de A e a velocidade quadruplicar, diz que a ordem do reagente A (m) é igual a 2. 
• Terceira ordem: Se dobrar a concentração de A e a velocidade for multiplicada por um fator 8 (2 3 ), diz que a ordem do reagente A (m) é igual a 3

Lei Integrada de velocidade: Para cada ordem existe a lei integrada da velocidade afim comparar com a equação de uma reta (𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏). Supondo uma reação do tipo 𝐴 → 𝐵 , a seguir será demonstrada a lei integrada da velocidade para a 1ª e 2ª ordem.

Meia vida: Meia vida é o tempo necessário para uma reação chegar na metade da concentração inicial. Muito utilizado para expressar o tempo para o decaimento radioativo