Cinética Química

Cinética química

É o ramo da química que estuda a rapidez das transformações químicas bem como os fatores que influenciam as velocidades das reações.

O conhecimento e o estudo das reações, além de ser muito importante em termos industriais, também estão relacionados ao nosso dia-a-dia.

A velocidade de uma reação é a rapidez com que os reagentes são consumidos ou rapidez com que os produtos são formados. A combustão de uma vela e a formação de ferrugem são exemplos de reações lentas. Na dinamite, a decomposição da nitroglicerina é uma reação rápida.

As velocidades das reações químicas são determinadas através de leis empíricas, chamadas leis da velocidade, deduzidas a partir do efeito da concentração dos reagentes e produtos na velocidade da reação.

Velocidade média de reações 

Para determinar a velocidade media de uma reação basta dividir a variação do nº de mols (∆n), pela variação do tempo (∆t)

Vm = ∆n / ∆t

Velocidade em que acontecem as reações

Vm = Δ[n]/ ΔT

Vm = ([n]final – [n]inicial)/(Tfinal – Tinicial)

Ocorrência de uma transformação química

Para que uma reação ocorra é necessário que os reagentes:

·         Tenha afinidade um com o outro;

·         Que as moléculas desses reagentes tenham contato uma com as outras;

·         E que esses contados, ocorram através e colisões, porém essas colisões entre as moléculas devem ocorrer com posições geométricas favoráveis e com uma energia efetiva. É o que chamamos de TEORIA DAS COLISÕES.

Teoria das colisões

Para que uma reação aconteça é necessária que haja uma energia mínima necessária( energia efetiva) e que as moléculas se choquem em posições favoráveis como no exmplo que se segue:

Para que as moléculas de H₂O₂ possam reagir efetivamente, formando H₂O e O₂, elas devem colidir com energia suficiente e numa orientação favorável como mostra o esquema abaixo (será dada aos alunos uma folha com esse esquema):

 

Energia de Ativação

A energia de ativação é a energia mínima necessária para que uma reação ocorra.

A energia inicial dos dois reagentes é maior que a energia do produto, então pode-se dizer que houve uma emissão de energia e o HCl ficou em um estado energético menor que os dos reagentes. A energia de ativação está simbolizada por E_at, e quando essa energia é atingida acontece o que se chama de complexo ativado. O complexo ativado é uma estrutura intermediária e instável, na verdade é a simbologia de uma ligação se fazendo e outra se rompendo. A diferença entre os estados de energia vistos nos gráficos é o ΔH, entalpia.

Na verdade, quando acedemos um palito de fósforo, o atrito que acontece entre ele e a caixa que dá a energia de ativação necessária para que haja combustão. Isso acontece com o gás de cozinha e outras coisas observadas no cotidiano.

Fatores que influenciam a velocidade de reação

Alguns fatores influenciam a velocidade de reação aumentando ou diminuindo a velocidade de reação. È bom lembrar que o aumento da velocidade de uma reação química se dá quando aumenta  o numero de contatos entre as moléculas dos reagentes, pois quando se aumenta esses contatos entre as moléculas, aumenta também a possibilidade de existir colisões com energias favoráveis, aumentando assim a velocidade da transformação química.

Esses fatores que influenciam são:

• ·         Superfície de contato - É a área de determinado reagente efetivamente exposta aos demais. Ela está relacionada ao estado de divisão da substância: barras, lâminas, fios, pó, dentre outras. Quanto maior a superfície de contato entre os reagentes, maior será a velocidade da reação. Um exemplo é a corrosão do ferro pelo oxigênio, que é observada nas ruas, formando a ferrugem:

4 Fe_(s)      +      3 O_2(g)    →     2 Fe₂O_3(s)

É muito mais rápida em ferro em pó do que em uma grade de ferro.

• ·         Pressão - O efeito da pressão é considerável quando as moléculas estão na fase gasosa. Quanto maior a pressão mais próxima estarão as moléculas e mais fácil será delas entrarem em contato.

Um aumento na pressão de P1 para P 2 reduziu o volume de V1 para V1/2, acelerando a reação devido à aproximação das moléculas.

A figura acima exemplifica, pois com a diminuição do volume no segundo recipiente, haverá um aumento da pressão intensificando as colisões das moléculas e em conseqüência ocorrerá um aumento na velocidade da reação.

• ·         Concentração dos reagentes - Quanto maior for a concentração dos reagentes, maior será a velocidade das reações. Isso acontece pois se há um maior número de moléculas, elas irão se colidir mais e com mais moléculas, aumentando a probabilidade de uma colisão efetiva.

• ·         Temperatura - A maioria das reações é favorecida com o aumento da temperatura, e esse aumento de temperatura faz com que aumente a energia cinética dos compostos que colidem-se com mais freqüência e com mais força, fazendo com que a reação aconteça em uma velocidade maior. Exemplo: em uma panela de pressão, dois fatores observados é o aumento da pressão, o que faz com que as moléculas colidem mais efetivamente e o outro fator é o aumento da temperatura que aumenta a energia cinética das moléculas. É por isso que os alimentos são cozidos mais rapidamente na panela de pressão, ou seja, a velocidade da reação aumenta.

• ·         Catalisadores - O catalisador é uma substância que interage com os reagentes, mais no final da reação ele é recuperado. Ele aumenta a velocidade das reações fazendo com que haja um abaixamento da energia de ativação e a formação mais rápida do complexo ativado. Exemplo: no ar o dióxido de enxofre sofre a seguinte reação:

2 SO_2(g)      +       1 O_2(g)     →    2 SO_3(g)

No ar essa reação é acelerada na presença de NO_2(g).

 AUTOR:

 Anderson Luiz

Graduado em Química Licenciatura pela UFS

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