Introdução à cinética

quando você está estudando química verá reações com bastante freqüência na verdade você sempre verá reações por exemplo se você tiver gás de hidrogênio é uma molécula de atômica porque o hidrogênio faz ligações com ele mesmo gás de hidrogênio mais gás de o 12 isso está no estado gasoso é muito fácil dizer qual você sabe se você colocar los juntos as moléculas de hidrogénio vão reagir e formar outro produto se você tiver então dois moldes de hidrogênio dois modos de iodo então formará dois moldes de ácido e odie drico e isso é bem interessante parece ser algo bastante simples que acontecem muita desordem mas nós sabemos que isso não é verdade e também sabemos que isso não acontece instantaneamente você não pode simplesmente pegar hidrogênio e colocar iodo e essa mistura se transforma em o dedo de hidrogênio de uma forma mágica existe um processo dessas partículas em estado gasoso em movimento e de alguma forma escolhida entre si e quebram as ligações que estavam antes e formam novas ligações e é isso que vamos estudar agora esse estudo é sobre como as reações progridem e as taxas das reações são chamadas de cinética que é uma palavra elegante mas você provavelmente está familiarizado com ela porque falamos muito já sobre energia cinética a cinética é apenas um estudo das taxas das reações com que rapidez acontecem e de que maneira acontece então vamos ver como nossas mentes criam uma forma intuitiva de combinar o hidrogênio eo iodo então vamos pensar sobre o hidrogênio se pegarmos nossa tabela periódica o hidrogênio tem um elétron de valência então se tiverem dois átomos de hidrogênio eles podem compartilhar entre eles mesmos eo iodo tem sete elétrons de valência então se o iodo compartilhar um elétron se completarão então vamos revisar isso agora então o hidrogênio esse hidrogênio talvez tenha um bem o hidrogênio terá um elétron aqui e depois você poderia pensar ter outro hidrogênio que possui outro elétron aqui e as moléculas de hidrogênio forma uma ligação elas compartilham isso esse hidrogênio pode fingir que tem esse elétron e esse hidrogênio pode fingir que tem esse elétron e os dois ficam felizes os dois se sentem como se tivessem completado a primeira camada a mesma coisa acontece com o lado do iodo onde você tem duas moléculas de odor os dois possuem sete elétrons de valência são à luz gêmeos bom isso você já sabe os halogênios são o grupo de sete elementos então eles têm sete elétrons e esse cara tem um elétron aqui esse cara tem um elétron aqui se esse cara pode fingir que esse tem esse elétron ele está feliz possui oito elétrons de valência se esse cara também pode fingir que tem esse elétron é a mesma coisa há uma ligação aqui e é por isso que o hidrogênio é um gás com moléculas de atômicas e é por isso que o iodo também é igual agora quando estão no estado gasoso você tem várias dessas coisas que estão se movendo colidindo umas contra as outras faria da seguinte forma o hidrogênio pode se parecer com isso o hidrogênio tem essas duas esferas atômicas que estão ligadas às moléculas de hidrogênio tem esses elétrons no meio que as mantêm ligadas umas às outras o iodo pode se parecer com isso é uma molécula muito maior onde está ligada dessa forma também está compartilhando alguns elétrons em uma ligação covalente e tudo é probabilístico então para que essas duas moléculas se transformem isso de alguma forma essas ligações precisam ser quebradas e novas ligações precisam ser reformadas e o que precisa acontecer é que esses caras há vários deles que poderia desenhar várias moléculas ou posso copiar e colar então há várias moléculas de hidrogênio em volta e algumas moléculas de gás de ouro em volta então o que precisa acontecer para que nós obtenhamos o iodeto de hidrogênio é que eles precisam colidir e precisão colidir da forma certa digamos que esse cara na verdade eu posso mostrar digamos que ele esteja se movendo isso é interessante estou apenas arrastando e colando mas ele está se movendo e tem que atingir essa molécula de hidrogênio do jeito certo e talvez se atingir a molécula e colidir com energia suficiente de repente digamos que alcancemos esse ponto aqui esses elétrons vão dizer 'ei você sabe é legal ser compartilhado dessa forma então estamos em uma configuração estável estamos preenchendo essa camada um s mas olhe para isso a esse outro que está perto e realmente me querem eles são muito mais eletronegativa os que eu para o hidrogênio então talvez eles estejam de certa forma atraídos aqui não saber se querem ficar aqui entra o hidrogênio isso aqui no meio então querem entrar nesse estado de energia mais alto e da mesma forma esses cara eles dizem e não seria melhor não preciso ficar aqui eu poderia voltar para meu átomo se esse cara vier para cá porque aí teremos oito elétrons de valência ea mesma coisa acontecerá que esse exemplo o complexo aqui quando a colisão acontece isso é um estado é um estado de energia alta ou estado de transição da reação e isso se chama complexo ativado você sabe eu desenhei da forma visual mas você pode desenhar dessa forma então o hidrogênio possui uma ligação covalente com outro hidrogênio e aqui temos um miúdo que tem uma ligação covalente com o outro e oddo mas de repente esses caras gostam de em construir ligações então começam a formar então há um pouco de atração neste lado também então essa é outra forma de desenhar o complexo de ativação mas esse é um estado de energia alta porque para o elétron o modo como você pode pensar nisso de dessa ligação para essa ligação ou dessa para essa outra ou voltar precisam entrar num estado de energia mais alta um estado de energia menos estável comparado com que estávamos antes mas isso acontece se houver energia o suficiente porque você pode partir dessas duas coisas separadamente vôo desenhá los separadamente então os dois elétrons estão separados você tem o hidrogênio separado mais o iodo separado os dois atingem esse estado de energia mais alto mas se os dois podem atingir o estado de energia mais alto se houver energia suficiente para a colisão e se os dois tiverem energia cinética quando colidiram na direção certa depois desse complexo ativado ou esse estado de energia mais alto depois irá para o estado de energia mais baixo que o estado de energia mais baixo é o ioiô dentro de hidrogênio ops quero desenhar o iodeto e depois o hidrogênio na verdade é um estado de energia mais baixo que isso mas para chegar aqui você precisa passar por um estado de energia mais alto e eu poderia fazer isso com um diagrama de energia então se dissemos que a reta x é a progressão da reação e na verdade nós não sabemos a rapidez mas você poderia visualizar como o tempo em alguma dimensão digamos que isso seja a energia potencial não quero desenhar linhas mais espessas essa é a energia potencial aqui vou deixar essa linha mais espessa também essa energia potencial inicialmente estamos nessa realidade você pode visualizar como a energia potencial combinada essencialmente começamos por aqui e isso é o h2 mais e dois em uma energia potencial mais baixa é quando estamos no o dedo de hidrogênio então essa energia potencial mais baixo aqui isso é 2h e certo mas para chegar até aqui temos que entrar nessa energia de ativação mais alta onde os elétrons precisam alcançar precisam ter alguma energia para conseguirem descobrir o que querem fazer de suas vidas então você precisa adicionar energia o sistema você não precisa adicionar sempre mas se isso não ocorrer espontaneamente você terá que adicionar energia o sistema para atingir esse estado ativado certo isso é quando estamos nesse ponto aqui estamos aqui então energia precisa estar no sistema isso a energia a diferença entre a energia anterior no momento em que tínhamos apenas as moléculas de hidrogênio e oddo e a energia que precisamos para atingir esse estado ativado essa distância que isso aqui é energia de ativação se pudermos então colocar energia de alguma forma no sistema isso vai acontecer as moléculas colidiram com energia suficiente e as ligações serão quebradas e receitas energia de ativação às vezes é escrito é a energia de ativação e no futuro talvez criaremos as reações onde conseguimos medir a energia de ativação mas o importante é entender conceitualmente que existem coisas que não se movem espontaneamente daqui até ali eu não me aprofundar e muito em catalisadores agora mas você provavelmente já ouviu a palavra catalisador é algo sendo capitalizado e isso é outro agente outro elemento na reação então agora nós temos h2 mais e 2 produzindo 2 e objetos de hidrogênio agora você poderia ter um catalisador eu direi apenas mais uns e na verdade eu não sei o que seria um bom catalisador para essa reação e um catalisador pode operar de formas muito muito diferentes então é por isso que eu não quero fazer isso neste vídeo o catalisador é algo que não muda não é consumido na reação o catalisador estava ali antes da reação e um catalisador vai estar lá após a reação mas a função do catalisador é fazer a reação acontecer seja de forma mais rápida ou diminuir a quantidade de energia para que a reação aconteça que a mesma coisa se você tiver um catalisador essa energia de ativação será menor a função do catalisador é quando houver alguma molécula que permite um outro estado de transição que possui menos energia potencial de forma que exija menos calor ou menos concentração das moléculas para que elas colidam entre si na direção certa para atingir o outro estado então você exige menos energia então dado que compreendemos como essa cinética ocorre ou essas moléculas interagem entre elas o que você acha que ativará os elementos independentes de uma reação acontecer ou não já sabemos que se tivermos um catalisador positivo algo chamado de catalisador negativo que reduzirá a velocidade da reação mas se tivermos um catalisador positivo obviamente reduzir a energia de ativação isso acelerará a reação mais moléculas colidiram umas com as outras do jeito certo para conseguir ultrapassar esse obstáculo porque esse será menor quando você tiver um catalisador também se você aumentar a concentração certo que se você aumentar a concentração de moléculas se a concentração aumentar você terá mais coisas que colidiram umas com as outras apenas a probabilidade tudo é probabilístico quando as pessoas escrevem essas equações tudo isso parece muito bacana e simples e muito claro e isso acontece mas no mundo real você não tem coisas colidindo umas com as outras e quando produzimos vídeos de biologia será fascinante conversar sobre isso porque todos os processos biológicos são realmente apenas processos químicos é realmente apenas um subproduto de todas essas coisas que colhida em umas com as outras e você pode imaginar quanto maior é a concentração de coisas que precisam colidir umas com as outras maior é a probabilidade de conseguir a colisão perfeita ea quantidade de energia cinética para que a reação aconteça na verdade faria outra pequena nota aqui essa reação talvez você diga o que eu tenho vamos ver estou nesse ponto de energia como restabelecido isso como isso reage bom lembre se um gás energia cinética de todas as moléculas elas não são uniformes algumas moléculas têm uma maior energia cinética em algumas será menor a temperatura lhe fornece a média então há sempre alguma probabilidade de que duas moléculas de energia cinética colidiram uma contra a outra de forma perfeita ultrapasse a cinética então terão energia cinética suficiente para atingir o estado de ativação e depois as moléculas podem atingir o estado mais baixo que é o iodeto de hidrogênio isso acontecerá em todas as temperaturas mas obviamente se você aumentar a temperatura essa reação é mais provável então essa é a outra então a temperatura a temperatura é provavelmente a única coisa boa que fará a reação acontecer mais rápido tudo isso você quer uma temperatura mais alta uma reação maior e se você quiser pensar sobre as moléculas em si se tiver moléculas onde suas ligações originais são fracas a maior probabilidade de interação e há outras coisas que você poderia falar a fórmula molecular a disponibilidade de certos atos de interagir com outros átomos isso realmente se torna significativo quando começamos a entrar em biologia ea última você provavelmente verá isso é apenas a área de superfície se você aumentar a área de superfície estamos apenas fazendo interações entre gases o que quase por definição tem ótimas interações nas áreas de superfície mas se a área de superfície aumentar a reação também aumenta a taxa de reação e o que você pensa sobre isso bem pensa na reação de vocês sabe já fizemos isso diversas vezes cloreto de sódio sólido então sal em estado sólido mas água em estado líquido resulta em sódio bem nós poderíamos pensar de diversas formas mas nós poderíamos pensar nisso como um ninho de sódio acoso mais anos de cloreto isso é um cat um ano um acordo então se dissolve e como isso acontece se você tiver um grande bloco de gelo no gelo de sal ou sódio cinza se você tiver um grande bloco de sal aqui então a vários atos de sódio e cloreto dentro e você tem água em volta a água apenas poderá interagir com as moléculas da superfície e lentamente dissolverá o sal lentamente formará ligações polares na verdade são ligações polares de pólos com o sódio ou com os vinhos de cloreto mas se você tivesse que romper isso em cubos menores se você fosse quebrar isso o esmagar isso em pedaços bem pequenos nem repente a área da superfície com a cosmo léguas de água podem interagir na verdade vão poder interagir com uma quantidade maior do cloreto de sódio então a reação nesse caso será mais rápida então a área da superfície se você aumentar a área de superfície da interação você também vai aumentar a taxa de reação se você está tentando fazer isso com 2 fluidos o que poderia fazer é tentar pulverizar um fluido do outro então terá pequenas gotas e então você também irá aumentar a área de superfície de qualquer forma essa é uma introdução à idéia da cinética mas com sorte isso lhe fornece uma noção de que essas reações e e eu quero que vocês realmente pensa em química dessa forma não pense como apenas uma fórmula que preciso lembrar mas que realmente representa colisões entre os átomos é probabilístico e desordenado e realmente precisamos pensar sobre o que aumentará a probabilidade dessas coisas colidirem da forma perfeita para que as reações ocorram