Cinética Química
Condições para que uma reação ocorra
As condições fundamentais para que uma reação ocorra são afinidade química e contato entre os reagentes.
As substâncias colocadas para reagir devem possuir tendência para entrar em reação.
As interações químicas são devidas às colisões entre as partículas dos reagentes.
Deve haver choque entre partículas ativadas energeticamente e ocorrer uma boa orientação na colisão. Dessa forma podemos explicar quando uma reação, termodinamicamente possível, é lenta ou rápida, ou seja, comparar as suas velocidades.
Teoria das colisões
Partimos do princípio de que as partículas de uma substância química não estão paradas. Elas possuem uma determinada quantidade de energia e se movimentam.
Este movimento faz com que se choquem.
Este choque pode fazer com que ocorra a reação.
Energia de ativação
Energia de ativação: é o valor mínimo de energia que as moléculas dos reagentes devem possuir para que uma colisão entre elas seja eficaz. Quanto maior for a energia de ativação, mais lenta será a reação.
Choques mal orientados, mesmo entre partículas ativadas, não conduzem à reação, assim como choques bem orientados entre partículas não ativadas também não conduzem. Dessa forma, o choque deve ocorrer entre partículas ativadas em uma boa orientação.
Análise gráfica da energia de ativação
Reação exotérmica: A entalpia dos produtos é menor que a dos reagentes, ou seja, apresenta D H<0. Pode ser representada de várias formas:
Veja que o sinal do D H é igual ao calor do primeiro membro e contrário ao do segundo membro, quando vem na própria reação.
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E1= energia dos reagentes (r) E2= energia do complexo ativado (CA) E3= energia dos produtos (p) b=energia de ativação da reação direta c=variação de entalpia (D H= Hp – Hr) |
Reação endotérmica: A entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes, ou seja, apresenta D H>0. Pode ser representada de várias formas:
Veja que o sinal do D H é igual ao calor do primeiro membro e contrário ao do segundo membro, quando vem na própria reação.
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E1= energia dos reagentes (r) E2= energia do complexo ativado (CA) E3= energia dos produtos (p) b=energia de ativação da reação direta c=variação de entalpia (D H= Hp – Hr) |
A energia de ativação deve ser entendida como uma dificuldade para ocorrer a reação. Dessa forma, quanto maior for a energia de ativação, mais difícil será para a reação acontecer. São reações que necessitam que se forneça muita energia para que ocorram: são reações lentas.
Quanto menor a energia de ativação, mais fácil será para a reação acontecer. São reações que necessitam de pouca energia para que ocorram: são reações rápidas.
Fatores que podem afetar a velocidade de uma reação química
§ Pressão: Quando falamos da influência da pressão na velocidade de uma reação, devemos pensar somente nos reagentes gasosos. Se aumentarmos a pressão (diminuindo o volume, por exemplo), aumentamos o número de colisões e, portanto, a velocidade. Note que aumentar a pressão equivale a aumentar a concentração dos participantes gasosos, o que também explica o aumento da velocidade da reação.
Evidentemente, como se trata de uma mistura (substâncias reagentes), estamos nos referindo, para cada participante, à sua pressão parcial, que pode ser dada pela equação de Clapeyron (PV=nRT).
Um exemplo simples que mostra a influência da pressão na velocidade de uma reação é o que ocorre na panela de pressão. Aumentando a pressão, haverá um aumento na temperatura de ebulição da água dentro da panela, possibilitando assim um cozimento mais rápido do alimento imerso.
§ Concentração dos reagentes: Geralmente quanto mais concentrado mais rápido é a velocidade. Existem exceções a esta regra. Para exemplificar, podemos utilizar um experimento simples, que é mergulhar pedaços iguais de um metal adequado em soluções aquosas de um ácido em diferentes concentrações e observar o desprendimento de gás hidrogênio. Quanto mais concentrada for a solução do ácido, maior será a quantidade de hidrogênio liberada no mesmo intervalo de tempo, gerando assim uma velocidade maior.
§ Temperatura: Normalmente a velocidade das reações aumenta com o aumento da temperatura. Um aumento de 10oC chega a dobrar a velocidade de uma reação. Aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas, ou seja, aumentar a velocidade das moléculas. É fácil perceber que moléculas mais rápidas colidem com mais freqüência e com mais violência. Logo, mais moléculas reagem em certo intervalo de tempo e com isso, a velocidade aumenta.
Exemplificar isso no cotidiano é observar o refrigerador onde a velocidade de decomposição de alimentos por microorganismos é diminuída pela diminuição da temperatura.
§ Estado físico dos reagentes. Normalmente a velocidade segue esta ordem: gases >soluções > líquidos puros > sólidos. Devido ao aumento da superfície específica;
§ Presença (concentração e forma física) de um catalisador:
Catalisador: espécie química que acelera a velocidade de uma reação química. Os catalisadores atuam reduzindo a energia de ativação, e por conseqüência, aumentando a velocidade.
Inibidor: espécie química que, juntamente com as moléculas reagentes, faz com que estas reajam a uma velocidade menor. São utilizados como conservantes de alimentos, pois eles retardam a reação de decomposição. Por exemplo, podemos citar na margarina, a ação do conservante EDTA cálcico dissódico.
Ativador ou promotor: espécie química que, juntamente com o catalisador e as moléculas reagentes, faz com que estas reajam a uma velocidade ainda maior do que se estivessem apenas com o catalisador.
Veneno: espécie química que, juntamente com o catalisador e as moléculas reagentes, faz com que estas reajam a uma velocidade menor do que se estivessem apenas com o catalisador.
