Cinética Química

Podemos observar que algumas reações químicas acontecem com mais rapidez e outras mais lentamente. Nem toda reação química acontece no mesmo tempo. Umas demoram horas, dias, anos. Outras levam uma fração de segundo para ocorrer. As reações químicas ocorrem em velocidades diferentes, como por exemplo o processo de digestão dos alimentos que leva algumas horas e uma explosão que é instantânea. Veja algumas reações químicas:

*Ácido e uma base é uma reação instantânea;
*Formação da ferrugem, que levam anos para se formar;
*Dissolução de uma pastilha efervescente, que levam alguns segundos;
*Decaimento radioativos, que levam muitas vezes bilhões de anos;

Existe um ramo na ciência que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a influenciam, é a chamada Cinética Química. Pode se definir reações químicas como sendo um conjunto de fenômenos nos quais duas ou mais substâncias reagem entre si, dando origem a diferentes compostos. Equação química é a representação gráfica de uma reação química, onde os reagentes aparecem no primeiro membro, e os produtos no segundo.

A + B     ->    C + D 

Reagentes          Produtos

A velocidade de uma reação química depende das condições nas quais a reação está ocorrendo, tais como a temperatura, pressão, e as concentrações ou pressão parcial de algumas substâncias presentes. Vejamos alguns fatores que influenciam a velocidade das reações quimicas.

Concentração de reagentes: quanto maior a concentração dos reagentes maior será a velocidade da reação. Para que aconteça uma reação entre duas ou mais substâncias é necessário que as moléculas se choquem, de modo que haja quebra das ligações com consequente formação de outras novas. O número de colisões irá depender das concentrações de A e B. Veja a figura:

É fácil perceber que devido a uma maior concentração haverá aumento das colisões entre as moléculas. 

Superfície de contato: um aumento da superfície de contato aumenta a velocidade da reação. Um exemplo é quando dissolvemos um comprimido de sonrisal triturado e ele se dissolve mais rapidamente do que se estivesse inteiro, isto acontece porque aumentamos a superfície de contato que reage com a água.

Pressão: quando se aumenta a pressão de um sistema gasoso, aumenta-se a velocidade da reação.

A figura acima exemplifica, pois com a diminuição do volume no segundo recipiente, haverá um aumento da pressão intensificando as colisões das moléculas e em consequência ocorrerá um aumento na velocidade da reação.

Temperatura: quando se aumenta a temperatura de um sistema, ocorre também um aumento na velocidade da reação. Aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas. No nosso dia a dia podemos observar esse fator quando estamos cozinhando e aumentamos a chama do fogão para que o alimento atinja o grau de cozimento mais rápido.

É importante conhecer tanto a extensão como a velocidade de uma reação química ao mesmo tempo, porque a velocidade observada de uma reação depende normalmente das concentrações ou pressão parcial de alguns se não todos os reagentes e, na maioria das reações, as concentrações ou pressões parciais de todos os reagentes diminui gradativamente à medida que a reação se desenvolve.

Outros fatores que afetam a velocidade de uma reação química:

· 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 catalizador ou inibidor. Catalizador

acelera e inibidor diminui a velocidade de uma reação química;

· Luz. A presença de luz de certo comprimento de onda também pode acelerar certas reações químicas.

Lei cinética de uma reação

É a equação que permite calcular a velocidade de uma reação a partir das concentrações de reagentes. De forma genérica:

v = k · [X]m · [Y]n

onde:

k : constante da velocidade da reação, dependente da temperatura.

[X] e [Y]: concentração dos reagentes X e Y em mol/L

m e n: são expoentes determinados experimentalmente, e que recebem o nome de "ordem da reação". 

Assim:

m: ordem da reação em relação a X

n: ordem da reação em relação a Y

m + n: ordem total da reação

Como determinar a concentração dos reagentes e 

dos produtos, à medida que a reação ocorre?

A determinação das concentrações dos reagentes e dos produtos em função do tempo de reação é um procedimento básico da cinética química. Nas experiências comuns de cinética, a temperatura é mantida constante, pois em geral as velocidades das reações dependem da temperatura. Existem diferentes métodos para acompanhar as mudanças de concentração dos reagentes e dos produtos. A escolha da técnica experimental apropriada depende da rapidez da reação. Como exemplo pode-se citar as reações que se processam em femtossegundos (1fs=10-15 s), estudadas pela femtoquímica. Os principais métodos analíticos usualmente utilizados nas investigações de cinética química são:

* espectroscopia de ultravioleta e visível;

* espectrometria de massa;

* cromatografia em fase gasosa;

* ressonância magnética nuclear;

* ressonância do spin do elétron;

* potenciometria.

Karla Caroline
 - Equipe É Hora de FisicoQuímica