Cinética Química

Cinética Química

Cinética Química estuda a velocidade das reações químicas. Para se estudar a Cinética Química, é antes necessário que se entenda como ocorre uma reação química.

Teoria das colisões

Uma reação química ocorre através das colisões entre as substâncias reagentes. Mas essa colisão não pode ser um simples resvalo entre as moléculas: é necessário que ocorra num ângulo perfeito (de forma geometricamente favorável), para garantir a ocorrência da reação. Para ocorrer uma reação, é necessário que haja uma colisão eficaz ou efetiva entre as substâncias reagentes.

Colisão eficaz ou efetiva é a colisão que garante a ocorrência de uma reação.

No estudo da Cinética Química, estuda-se a reação química desde seu início. O instante inicial da reação (tempo=0) ocorre no momento em que são misturados os reagentes para que a reação venha a ocorrer.

Para a reação representada pela equação: H2  +  I2     2HI

No início de qualquer reação química, há apenas reagentes. Com o passar do tempo, as colisões ocorrem e os reagentes são consumidos (a quantidade diminui) enquanto os produtos vão sendo formados.

Os gráficos que representam quantidades de substâncias numa reação química mostram uma curva descendente, representando os reagentes, que vão sendo consumidos e, portanto, desaparecendo. Nos mesmos gráficos, a curva ascendente indica os produtos que vão sendo formados. Isso ocorre com o decorrer do tempo na reação química.

Fatores que alteram a velocidade das reações

Estudaremos agora os fatores que influenciam a velocidade das reações químicas. Comecemos com um exemplo:

Há dois sistemas, A e B, onde ocorre a mesma reação química: gás está sendo produzido.

Observe o esquema abaixo:

Em qual dos sistemas ocorrerá a reação mais rápida?

A reação que ocorre com mais rapidez é aquela que mais produz a substância desejada. Portanto, o Sistema B representa a reação mais rápida.

A quantidade de substância produzida depende de colisões efetivas. Portanto, quanto maior for o número destas, maior será a velocidade da reação. Se um cientista quiser aumentar a velocidade de uma reação, ele terá que criar condições para aumentar o número de colisões. Por outro lado, se o cientista quiser diminuir a velocidade de uma reação, ele terá que criar condições para diminuir o número de colisões.

1 - TEMPERATURA

Voltando à reação: H2  +  I2     2HI

Ao aumentar a temperatura, é aumentado o estado de agitação das moléculas, pois é aumentado o número de choques (colisões) efetivos. Com o aumento da temperatura, há mais substâncias reagindo e mais substâncias sendo produzidas, resultando no acréscimo de velocidade das reações.

O aumento da temperatura aumenta a velocidade de qualquer reação.

Temperatura  número de colisões efetivas velocidade da reação

Se o cientista quiser que uma reação química ocorra com mais velocidade, ele precisa aumentar a temperatura. Por outro lado, se ele quiser que a reação química ocorra com menos velocidade, ele diminuirá a temperatura.

Surge a pergunta: o que é preferível? Uma reação mais rápida ou mais lenta?

Alguns exemplos ajudarão a responder essa pergunta:

Você está na cozinha e pretende cozinhar carne. Decide usar uma panela de pressão. Mas por quê? Porque na panela de pressão, a água ferve a 110°C, ou seja, numa temperatura mais alta que em outras panelas. É por esse motivo que os alimentos cozinham mais depressa numa panela de pressão.

Numa outra instância, você decide não cozinhar toda a carne. Onde você guardará o pedaço de carne restante? No congelador. Mas por quê? Porque você deseja fazer com que as reações químicas que deterioram (apodrecem) a carne demorem mais para ocorrer. Ao guardar a carne em temperatura mais baixa, você a está  preservando.

O prazo de validade dos alimentos está diretamente ligado à temperatura do ambiente em que estão armazenados.

2 - CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES

Quanto maior a concentração de reagentes, maior é a quantidade de reagentes por unidade de volume.

Observe o seguinte desenho:

Imagine que as moléculas nos dois sistemas estão se agitando. Agora responda: em qual dos dois sistemas ocorre o maior número de colisões (choques)?

É importante saber que no sistema de maior concentração, há mais moléculas. Portanto, maior é o número de colisões. Quanto maior for o número de colisões, maior é a velocidade da reação. Se um cientista desejar que uma reação química ocorra com maior velocidade, ele trabalhará com uma maior concentração. Se, por outro lado, desejar que a reação demore mais para ocorrer (que ocorra com menor velocidade), ele trabalhará com uma menor concentração.

Quanto maior a concentração dos reagentes, maior a velocidade da reação.

Na combustão (queima), os reagentes são o combustível e o oxigênio (O2). Se quisermos que a combustão ocorra com maior velocidade, basta aumentar a concentração de oxigênio.

É possível que você já tenha presenciado o seguinte fenômeno: ao fazer um churrasco, o carvão da churrasqueira demorou a pegar fogo (a sofrer combustão). Quando isso ocorre, o que se costuma fazer? Abanar – ou seja, jogar mais ar (O2) na brasa, aumentando assim a concentração dos reagentes. Isso faz com que o carvão queime mais rapidamente – a reação química ocorre com mais velocidade. Da próxima vez que você participar de um churrasco, note que a brasa fica mais incandescente assim que alguém começar a abanar.

É por esse mesmo motivo que um cigarro queima mais rapidamente no momento da tragada.

E é por isso também que quando há fogo na mata, e está ventando, o fogo se alastra mais rapidamente. Ou seja, a maior concentração de oxigênio (reagente) provocada pelo vento, faz com que a queima ocorra com maior velocidade.

Sumário

- Teoria das colisões
- Fatores que alteram a velocidade das reações
i. Temperatura
ii. Concentração de reagentes
iii. Superfície de contato dos reagentes
iv. Catalisador
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