CINÉTICA QUÍMICA 1
Cinética química é o ramo da físico-química que estuda a velocidade das reações, bem como os fatores que interferem diretamente na velocidade. Mas, para que uma reação química aconteça, é preciso que haja contato e afinidade química entre os reagentes.
Além do contato e afinidade, também é necessária uma orientação favorável na colisão entre as moléculas de reagente, e uma determinada energia, chamada energia de ativação, deve ser atingida para que a reação de fato ocorra, o que se inicia após a formação do complexo ativado.
Complexo ativado: estado intermediário formado entre os reagentes e os produtos. É um momento onde as ligações dos reagentes estão sendo enfraquecidas e as dos produtos sendo formadas.
Energia de ativação: é a energia mínima necessária para que a reação inicie, ou seja, para que se inicie a formação do complexo ativado.
VELOCIDADE MÉDIA (VM)
A velocidade média é definida como:
Vᴹ = ∆quantidade / ∆tempo
Podendo as quantidades serem expressas em concentração ([ ]) ou número de mols (n).
FATORES QUE INFLUÊNCIA NA VELOCIDADE DAS REAÇÕES
Os fatores podem influenciar na velocidade de uma reação química são:
CONCENTRAÇÃO
Para que uma reação química ocorra, é necessário que as moléculas de reagentes se choquem em uma posição favorável. Esse choque é chamado de efetivo. É razoável prever, então, que quanto maior a quantidade de moléculas, maior a velocidade da reação. Assim, quanto maior a concentração, maior a quantidade de moléculas, e maior a possibilidade de se obter choques efetivos:
Quanto maior a concentração, maior a velocidade da reação.
SUPERFÍCIE DO CONTATO
É a área exposta para que os reagentes se encontrem realizando um choque efetivo. Assim, quanto maior a superfície de contato, maior a chance dos reagentes se encontrarem, ampliando a probabilidade de um choque efetivo:
Quanto maior a superfície de contato, maior a velocidade da reação.
Exemplo: Uma barra de ferro oxida mais lentamente quando comparada ao ferro na forma de pó.
TEMPERATURA
O aumento da temperatura provoca o aumento da energia cinética, o que faz com que as moléculas fiquem mais agitadas, aumentando o movimento das partículas. Assim, a probabilidade das moléculas se encontrarem é maior, e consequentemente, maior será a chance de ocorrerem choques efetivos.
Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação.
CATALISADOR
É uma substância química capaz de reduzir a energia de ativação de uma reação, ao propor um caminho energeticamente mais favorável, ou seja, de menor energia. Os catalisadores participam da reação, mas não são consumidos no processo.
A consequência da redução da energia de ativação faz com que a reação ocorra mais rapidamente.
Curva verde: reação na ausência de catalisador
Energia de ativação na ausência de catalisador = 120 – 50 = 70 kJ
Curva rosa: reação na presença de catalisador
Energia de ativação na presença de catalisador = 90 – 50 = 40 kJ
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
01. (IFCE) Um aluno, ao organizar os materiais de sua pesquisa em um laboratório químico, não observou e deixou em um mesmo armário placas de zinco junto com solução aquosa de ácido clorídrico. Tal fato pode levar à ocorrência da seguinte reação:
Zn⁽ˢ⁾ + HCl(aq) ➝ ZnCl²(aq) + H²(aq)
A reação entre esses produtos poderia ser minimizada se
a) houvesse a presença de um catalisador.
b) a temperatura do laboratório estivesse alta.
c) o zinco estivesse na forma de pó.
d) a temperatura do laboratório estivesse baixa.
e) as quantidades dos reagentes fossem aumentadas.
Resolução: D
A velocidade é proporcional a temperatura. Se a temperatura aumenta, a velocidade aumenta também. Se a temperatura diminui, a velocidade diminui. Isso porque a energia cinética da reação irá diminuir, e a agitação das moléculas também. Isso faz com que os choques entre as moléculas dos reagentes diminuam. Com a redução dos choques, a reação será minimizada.
02. (UNISC) Considerando que em uma reação hipotética A → B + C observou-se a seguinte variação na concentração de A em função do tempo:
A velocidade média (Vᴹ) da reação no intervalo de 180 a 300 segundos é
a) 1,66 x 10⁻⁴ mol L⁻¹ . s⁻¹
b) 3,32 x 10⁻⁴ mol L⁻¹ . s⁻¹
c) 1,66 x 10⁻² mol L⁻¹ . s⁻¹
d) 0,83 x 10⁻² mol L⁻¹ . s⁻¹
e) 0,83 x 10⁻⁴ mol L⁻¹ . s⁻¹
Resolução: A
Cálculo da velocidade média no intervalo de 180 a 300 segundos:
VM = Δ concentração / Δ tempo
VM = 0,180 – 0,200 / 300 – 180
VM = |0,020| / 120
VM = 0,000166
VM = 1,66 × 10⁻⁴ mol L⁻¹ . s⁻¹
