Influência Na Cinética Das Reações

Objetivos

Verificar e compreender os fatores que interferem na velocidade das reações

Questão Prévia

Como podemos aumentar a velocidade com que uma reação química acontece?

Introdução Teórica

A Cinética Química é uma ciência que estuda a velocidade das reações químicas. A velocidade da reação recebe geralmente o nome de taxa de reação. A taxa de reação está relacionada com as concentrações dos reagentes, o estado particular dos reagentes (estado físico, estado nascente dos gases, estado cristalino ou amorfo dos sólidos, do fato dos reagentes estarem ou não em solução e neste caso a natureza do solvente irá influir na velocidade da reação), a temperatura, a eletricidade, a luz, a pressão, a presença de catalisadores e dos produtos de reação.

Velocidade de uma reação

Muito dos desafios atribuídos à humanidade têm sido resolvidos através dos conhecimentos envolvendo as reações químicas . No entanto, para que isso fosse possível, foi necessário aprender como alterar a velocidade das reações seja acelerando as excessivamente lentas ou retardando as muito rápidas. O conhecimento e o estudo da velocidade das reações químicas, além ser muito importante para a indústria, também está relacionado ao nosso cotidiano. Por exemplo, quando guardamos alimentos na geladeira para retardar as reações que levam às suas decomposições ou usamos uma panela de pressão para aumentar a velocidade de cozimento dos alimentos...

A velocidade de uma reação é a variação da concentração dos reagentes pela variação de uma unidade de tempo. As velocidades das reações químicas geralmente são expressas em concentração em quantidade de matéria por segundo (M/s). A velocidade média (Vm) de formação de um produto de uma reação é dada por:

Vm = variação da concentração do produto / variação do tempo

A velocidade da reação (v) decresce com o tempo. A velocidade de formação do produto é igual à velocidade de consumo do reagente:

v = variação da concentração dos reagentes

variação do tempo

A velocidade das reações químicas podem ocorrer em escalas de tempo muito amplas. Por exemplo, uma explosão pode ocorrer em menos de um segundo, o cozimento de um alimento pode levar minutos ou horas, a corrosão pode levar anos, enquanto que a erosão de uma rocha pode ocorrer em milhares ou milhões de anos.

Uma reação química é um rearranjo de átomos provocado pelas colisões (choques) entre as partículas dos reagentes. Para que ocorra uma reação química duas condições são necessárias:

• Afinidade química entre as substâncias;

• Colisões entre as moléculas dos reagentes que ocasionem a quebra de suas ligações para formação de novas ligações (rearranjo dos átomos dos reagentes para formação dos produtos).

Fatores que influem na velocidade das reações

Alguns fatores alteram a freqüência de colisões entre os reagentes de uma reação química, aumentando ou diminuindo a velocidade com que ela ocorre. Tais fatores podem ser:

Temperatura

Em geral, a velocidade de uma reação aumenta com a temperatura porque incrementa a energia cinética das moléculas. Com maior energia cinética as moléculas se movem com maior velocidade e chocam-se com maior freqüência e com mais energia. Quanto maior a temperatura, maior o número de choques efetivos entre as partículas dos reagentes e, portanto, a velocidade da reação será maior. Para um choque ser efetivo é necessário que haja uma "geometria de colisão" e que as moléculas ao colidirem tenham energia suficiente para formar um complexo ativado (complexo ativado é o estado intermediário onde as ligações iniciais se enfraquecem e as novas ligações começam a se formar, sua existência é curta, sua energia é evidentemente maior que a dos reagentes, é o estado de energia que exprime o momento da colisão).

Pressão

Quanto maior for a pressão num sistema gasoso, menor é o volume ocupado pelos reagentes e maior é a velocidade da reação. A pressão só apresenta influência considerável na velocidade de reações em que pelo menos um dos reagentes é gasoso. O aumento da pressão diminui o volume, aumentando o número de choques e, conseqüentemente, a velocidade da reação.

Concentração de reagentes

A uma dada temperatura, a velocidade de uma reação química é diretamente proporcional ao produto das concentrações dos reagentes, em mols por litro.

A velocidade da reação pode ser expressa por:

v = k.[A]ª[B]b

A concentração de sólidos não entra na expressão da velocidade das reações.

Superfície de contato

Quanto maior a superfície de contato, maior o número de choques efetivos entre as partículas dos reagentes e, portanto, maior será a velocidade da reação. A aplicação dessa condição envolve a utilização, na maioria das vezes, dos catalisadores metálicos.

Catalisadores

A catálise é uma reação na qual toma parte um catalisador. Os catalisadores são substâncias que aceleram a velocidade das reações. Não alteram a variação de entalpia, mas diminuem a energia de ativação, facilitando a ocorrência da reação química. Então, o catalisador diminui a barreira de energia a ser vencida. É uma substância "que entra e sai" da reação, ou seja, a substância catalisadora é recuperada no final da reação.

Tipos de Catálise

• Catálise homogênea: os reagentes e os produtos estão todos no mesmo estado físico. O sistema é homogêneo.

• Catálise heterogênea: os reagentes e os produtos estão em estados físicos diferentes.

Inibidores

Inibidores são substâncias que tornam as reações