A Velocidade das reações químicas e os fatores que as influenciam

1. OBJETIVOS

Geral: Verificar a velocidade das reações químicas e os fatores que as influenciam.

Específicos:

• Avaliar a velocidade das reações por meio das alterações nas concentrações das substâncias;
• Avaliar a velocidade das reações por meio das alterações na temperatura e superfície de contato;
• Analisar a velocidade da reação química a partir da alteração da concentração;
• Verificar que a velocidade de uma reação pode ser alterada em função de substâncias diferentes dos reagentes.

1. INTRODUÇÃO

O ramo da ciência que estuda a velocidade (rapidez) das reações químicas e quais são os fatores que a influenciam é chamado de cinética química. Desta forma, o que se torna de principal interesse na cinética química são as etapas no intermédio do processo, sendo elas, o detalhamento das mudanças que as moléculas e os átomos sofreram no período as reações químicas. (FORMOZINHO)

Teorias das colisões

Para que ocorra uma reação, torna-se necessário o contato entre os reagentes. Através disso, tem-se que, o contato entre os reagentes torna favorável o maior numero de moléculas reagindo, promove a formação do complexo ativado, e produtos da reação, por consequência disto, aumenta a velocidade que ocorre a reação. (CESADUFS)

Para que ocorra o choque entre as moléculas, faz-se necessário uma energia superior, de modo que as ligações químicas possam ser quebradas e assim se formarem novas ligações químicas. A energia mínima que os reagentes precisam para que a reação ocorra é denominada de Energia de ativação. (CESADUFS)

A Teoria da Colisão diz que, para o choque entre duas moléculas ser efetivo, é fundamental uma orientação apropriada das moléculas no momento do choque. Nem toda colisão é eficaz, pois não estão na orientação adequada, por isso nem todas formam produtos. É chamada de colisão favorável quando todos os átomos de uma molécula se chocam com todos os átomos de uma outra molécula. (CESADUFS)

 Os fatores que influenciam na velocidade de uma reação química são na maioria das vezes: Concentração; Temperatura; Superfície de contato; Pressão; Presença de luz; Catalisadores e Inibidores. (CESADUFS)

Influenciadores na Cinética Química:

Temperatura

A velocidade de qualquer reação química aumenta quando se eleva a temperatura, pois com o aumento da temperatura ocorre o aumento de energia cinética e quanto maior a energia cinética das moléculas que estão colidindo, maior a energia de colisão. No entanto, algumas reações sofrem um aumento de velocidade muito maior que outras reações. Por isso a temperatura tem forte influencia na velocidade das reações. (ATKINS)

Catalisador

Em sistemas biológicos, os catalisadores são chamados de enzimas, moléculas grandes de proteína que em geral catalisam uma reação muito específica. Estão envolvidos intimamente nos detalhes da reação em nível particular, tendo como função fornecer um caminho diferente em Energia de ativação, mais baixa para a reação. Um catalisador é uma substancia que aumenta a velocidade de uma reação química sem que ele próprio sofra uma mudança química permanente durante o processo. (ATKINS)

Inibidores

Tem o efeito contrário aos catalisadores (que diminuem a energia de ativação) e é utilizado em reações que são muito rápidas. Os inibidores atuam para diminuir a velocidade da reação, desta forma, agem aumentando a energia de ativação. (CESADUFS)

Superfície de contato

Quanto maior o número de moléculas reagindo entre si, maior a probabilidade de colisões eficazes, desta forma, aumento a velocidade da reação. A velocidade das reações químicas também é influenciada pela superfície de contanto, quanto maior for à superfície de contato dos reagentes envolvidos, maior será a taxa de desenvolvimento da reação e vice-versa.  (ATKINS)

Presença de luz

A energia que é transmitida pela luz tem a capacidade de formar ondas eletromagnéticas que ajudam a quebrar a barreira de energia de ativação, devido a esse fato, em algumas reações químicas a presença de luz pode influenciar na velocidade da reação. (CESADUFS)

Influencia da Concentração

De acordo com a lei de Guldberg-Waage temos que: “A velocidade de uma reação química é diretamente proporcional ao produto das concentrações molares dos reagentes, para cada temperatura, elevada a expoentes experimentalmente”. Sendo assim, quanto maior for à concentração das moléculas de reagentes, maior será a probabilidade de ocorrer colisões efetivas, aumentando a velocidade da reação. (ATKINS)

Velocidade de Reação

Definimos a velocidade de reação como sendo a variação da concentração de um dos reagentes ou produtos divididos pelo tempo que a mudança leva para ocorrer. (CESADUFS)

Velocidade media de desaparecimento de R = [pic 1]

Sendo, R, Δ[R] = [R]t2 – [R]t1 a variação de concentração molar de um reagente, durante o intervalo de tempo Δt= t2 – t1.

Se seguirmos a concentração de um produto P, expressamos a velocidade como:

Velocidade media de desaparecimento de P =[pic 2]

Sendo, Δ[P] = [P]t2 – [P]t1 a variação de concentração molar do produto no intervalo Δt.

Para uma reação tipo a A + b B c C + d D, podemos definir a velocidade media como:[pic 3]

V ==  =  = [pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

A divisão pelos coeficientes estequiométricos leva em conta as relações estequiométricas entre reagentes e produtos. (CESADUFS)

Além dessa forma, podemos estudar a velocidade de uma reação química através de uma lei de velocidade, que é determinada experimentalmente. As leis de velocidade têm dois usos principais. Ela permite predizer as concentrações dos reagentes e produtos de uma reação a qualquer instante, ajudando a esclarecer como essas reações ocorrem em nível molecular. (CESADUFS)

Podendo ser escrita como: V = k[A]m[B]n

Onde: k = constante de velocidade (que não depende das concentrações, mas depende da temperatura); m + n a soma dos expoentes correspondem à ordem global da reação. (CESADUFS)

Pressão

Quando há aumento de pressão sobre um determinado sistema, o volume diminui e conseqüentemente as moléculas dos reagentes ficam mais próximas uma das outras, aumentando sua concentração e as chances de ocorrer uma colisão efetiva, aumentando assim a velocidade da reação. (ATKINS)