Cinética Química II - Velocidade de uma reação e fatores que a influenciam

A Cinética Química estuda a velocidade das reações.

   Cinética Química

• I - Condições necessárias para ocorrência de uma reação
• II - Velocidade de uma reação e fatores que a influenciam
• III - Catalisadores e inibidores
• IV - Lei da ação das massas

Velocidade média de uma reação

   Podemos expressar a velocidade média da reação em função das substâncias que participam dela. Ou seja, considere a reação genérica:

a A + b B → c C + d D

   A velocidade média pode ser calculada pela expressão a seguir: 

   Geralmente a quantidade é expressa por molaridade, já que muitas reações ocorrem em meio aquoso, portanto, a velocidade média geralmente é expressa em mol/L × min.

   Perceba que a velocidade média em função dos reagentes será negativa, pois eles "perderão" matéria em função do tempo, pois vão reagir. A velocidade média dos produtos será positiva, pois à medida que a reação progride, a quantidade de produtos vai aumentando.

   Observe a reação a seguir:

4 Fe⒮ + 3 O₂⒢ => 2 Fe₂O₃⒮

   Perceba que o módulo da velocidade em função do Fe é 4/3 vezes maior que a velocidade do O₂, e esta é 3/2 vezes maior que a velocidade do Fe₂O₃. Para que a velocidade média de uma reação seja uniforme, a IUPAC estabeleceu a seguinte definição: (considere a reação genérica anterior)

   Sendo a, b, c e d os respectivos coeficientes estequiométricos das substâncias A, B, C e D. Não esqueça que a velocidade dos reagentes será negativa, por isso o módulo.

Fatores que influenciam a velocidade de uma reação

• Energia de ativação

   A energia de ativação representa um obstáculo na transformação de reagentes em produtos. Ou seja, quanto menor a energia de ativação, maior a velocidade da reação e vice-versa.

• Natureza dos reagentes

   Quanto maior for o número de ligações a serem rompidas nos reagentes e quanto mais fortes essas ligações forem, mais lenta será a reação e vice-versa.

   Por isso reações orgânicas, que envolvem moléculas grandes e com várias ligações covalentes para serem rompidas são mais lentas que reações iônicas, já que os íons já estão dissociados ou ionizados em água.

• Superfície de contato

   Superfície de contato é a área de determinado reagente que é exposta aos demais reagentes. Como a realização de uma reação exige contato entre os reagentes, quanto maior a superfície de contato dos reagentes envolvidos, maior a velocidade da reação e vice-versa.

• Temperatura

   Um aumento na temperatura implica uma maior agitação das partículas de uma substância. Por isso, aumentando a temperatura da reação, os reagentes colidirão com mais frequência e violência, acarretando um aumento na velocidade da reação.

   Experimentalmente, Van't Hoff chegou à conclusão de que uma elevação de 10 ºC na temperatura de uma reação faz com que a velocidade da reação duplique a triplique (regra de Van't Hoff). No entanto, essa afirmação é bastante limitada e não deve ser usada em todas as reações.

• Concentração de reagentes

   Quanto maior o número de partículas de reagentes por unidade de volume, ou seja, quanto maior a concentração, maior a probabilidade de haver uma colisão efetiva entre as partículas de reagente, e, portanto, maior a velocidade da reação.

• Pressão

   Uma pressão maior implica maior contato entre os reagentes, e desse modo, maior velocidade na reação. Isso só é considerável quando os reagentes se encontram na fase gasosa.

• Luz e eletricidade

   Quando é necessária a presença de radiações luminosas para que uma reação ocorra, se trata de uma reação fotoquímica. Em reações fotoquímicas há sempre presença de um reagente colorido. 

   As moléculas do reagente fotoquimicamente ativo são ativadas energeticamente quando absorvem energia luminosa.

   Por exemplo:

   O mesmo ocorre para algumas reações extremamente lentas (que podem durar até séculos) que podem ser extremamente aceleradas pela passagem de corrente elétrica: