Cinetica Quimica

CINÉTICA QUÍMICA

É o estudo da velocidade das reações químicas e os mecanismos (fatores) que influem nessa velocidade.

VELOCIDADE MÉDIA

Velocidade média de uma reação química é o quociente da variação da molaridade de um dos reagentes (ou produtos) da reação pelo intervalo de tempo em que essa variação ocorre; ou seja; é a medida da rapidez com que se formam os produtos e se consomem os reagentes.

VELOCIDADE INSTANTÂNEA

A equação simplificada para uma reação não exibe essas etapas, mostrando apenas a modificação global, resultado final de todas as etapas que participam do mecanismo.

MECANISMOS DE UMA REAÇÃO

O mecanismo de uma reação consiste na descrição detalhada da sequência de etapas individuais que conduzem os reagentes aos produtos.

Muito do que se conhece sobre os mecanismos das reações provém do estudo das velocidades de reação e de como são influenciadas por vários fatores. Em geral, a velocidade de uma reação é determinada: (1) pelas propriedades dos reagentes, (2) pelas concentrações dos reagentes e (3) pela temperatura. A velocidade pode ser influenciada, ainda: (4) pelas concentrações de outras substâncias que não são os reagentes e (5) pelas áreas das superfícies em contato com os reagentes.

A maioria das reações não ocorre em uma única etapa, como descrita pela equação simplificada, mas em uma série de etapas. Às vezes estas etapas se ordenam em uma sequência simples, enquanto em outros casos se relacionam de uma maneira mais complexa.

As etapas que conduzem os reagentes aos produtos e a relação entre estas etapas constituem o mecanismo da reação. Observação: os mecanismos só podem ser determinados

experimentalmente.

CONDIÇÕES PARA OCORRÊNCIA DE REAÇÕES

Teoria das colisões

A partir do estudo dos fatores que influem na velocidade das reações, os cientistas imaginaram uma explicação simples para o modo pelo qual são quebradas as moléculas dos reagentes e são formadas as moléculas dos produtos de uma reação — é a chamada teoria das colisões —No momento em que ocorre o choque em uma posição favorável, forma-se uma estrutura intermediária entre os reagentes e os produtos denominada complexo ativado, explicada com o auxílio da seguinte reação:

H2 + I2 → 2 HI

De acordo com a teoria das colisões, essa reação se processa do seguinte modo:

Para que ocorra a formação do complexo ativado, as moléculas dos reagentes devem apresentar energia suficiente, além da colisão em geometria favorável. Essa energia denominamos energia de ativação (Ea).

Esse fato ocorre tanto para as reações exotérmicas quanto para as endotérmicas, e seus diagramas, indicando o caminho da reação e a entalpia, podem ser representados por:

Experimentalmente, temos que reações diferentes apresentam energias de ativação diferentes, sendo que as reações que exigem uma menor energia de ativação ocorrem mais rapidamente, ou seja, ocorrem com maior velocidade.

A teoria das colisões ainda prevê que a velocidade da reação depende:

a) da frequência dos choques entre as moléculas — um maior número de choques por segundo implicará um maior número de moléculas reagindo e, portanto, maior velocidade da reação;

b) da energia (violência) desses choques — uma trombada violenta (chamada colisão eficaz ou

efetiva) terá mais chance de provocar a reação entre as moléculas do que uma trombada fraca

(chamada de colisão não-eficaz ou não-efetiva);

c) de uma orientação apropriada das moléculas no instante do choque—uma trombada de frente (colisão frontal) será mais eficaz que uma trombada de raspão (colisão não-frontal); esse fator depende também do tamanho e do formato das moléculas reagentes.

FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO

Superfície de contato

Quando um reagente está no estado sólido, a reação ocorrerá na sua superfície. Assim, quanto mais fragmentado (disperso) for esse reagente, maior será o número de choques, e maior será a velocidade da reação. Assim sendo, quanto maior a superfície de contato dos reagentes, maior a velocidade da reação.

Temperatura

A temperatura é um dos fatores que mais influem na velocidade de uma reação. De fato, um aumento de temperatura aumenta não só a energia cinética, como também a frequência dos choques entre as moléculas reagentes como também a energia com que as moléculas se chocam. Desse modo, como resultado da teoria das colisões, aumenta a probabilidade de as moléculas reagirem — ou seja, aumenta a velocidade da