Graduação em Química (Centro Universitário Franciscano, UNIFRA, 2014) Show
Ouça este artigo: A cinética química estuda a velocidade que as reações ocorrem e os fatores que podem modificá-la. A teoria que rege o estudo da cinética é a teoria das Colisões. Essa teoria explica que para que uma reação inicie ela precisa de energia a qual é adquirida através de colisões entre átomos ou moléculas em um sistema. Essas colisões precisam ser efetivas e para serem efetivas devem ser frontais. Quanto mais concentrado for o meio mais colisões ocorrerão e consequentemente mais energia será obtida, e o inverso também é válido. A quantidade de energia necessária para que uma reação inicie é chamada de energia de ativação. A energia de ativação é definida quimicamente como o mínimo de energia necessária para iniciar uma reação. Abaixo apresentamos um gráfico de uma reação química:  No gráfico percebemos que a energia de ativação é o caminho dos reagentes até o ponto mais alto do gráfico, que é o complexo ativado. Este ponto da reação é o mais energético e é o momento reacional onde reagentes e produtos coexistem. Após esse ponto ocorre a formação dos produtos. Devemos entender que quanto maior for o caminho dos reagentes até a formação do complexo ativado (a energia de ativação) mais tempo a reação leva para ocorrer. Alguns fatores que podem influenciar a velocidade de uma reação são: a temperatura, a pressão, a concentração, a superfície de contato e por fim, o catalisador e o inibidor.
Os catalisadores são muito utilizados na indústria principalmente porque eles têm por função acelerar a reação sem alterar a formação, ou a quantidade formada de produtos. Quando se utiliza o catalisador a reação tem seu caminho reacional diminuído, ou seja, diminui a energia de ativação (linha vermelha no gráfico), fazendo com que a reação se torne mais rápida. Quando se utiliza o inibidor ocorre o contrário, o caminho reacional aumenta e a reação torna-se mais lenta. Nas reações endotérmicas, que são aquelas que absorvem energia, a energia de ativação é maior do que nas reações exotérmicas, que são aquelas que liberam energia. Um exemplo de catalisador biológico são as enzimas presentes em nosso organismo que fazem com que os processos corporais se tornem mais eficientes. Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/cinetica/ Exercícios e questões de vestibularesQuestão 01: (UDESC 2017/2) A cinética química é a área da química que trata das velocidades das reações. Analise os processos em relação à cinética química. I. Quando o carvão está iniciando a sua queima, as pessoas ventilam o sistema para que a queima se propague
mais rapidamente. Assinale a alternativa que contém os fatores que influenciam as velocidades das reações químicas nos processos descritos em I e II, respectivamente.
A cinética química estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que alteram esta velocidade. Reações químicas são o resultado de ações entre substâncias que geralmente formam outras substâncias. Velocidade das Reações QuímicasO que determina a rapidez com que ocorre uma reação química é o tempo em que os reagentes são consumidos para formar produtos. Assim, a velocidade de uma reação pode ser representada tanto pelo consumo de um reagente, quanto pela geração de um produto. Antes de acontecer a reação química, temos quantidade máxima de reagentes e nenhum produto. Quando um dos reagentes é totalmente consumido, formam-se os produtos e a reação termina. A Velocidade Média de uma reação química é a variação na quantidade de um reagente ou produto em um determinado intervalo de tempo. Quando calculamos a velocidade média, queremos saber a velocidade em que um reagente foi consumido ou a velocidade em que um produto foi formado. As unidades utilizadas no cálculo para expressar as substâncias produzidas ou consumidas podem ser, por exemplo, concentração, em mol/L, quantidade de matéria, em mol, e variação da pressão para gases, em atm. Já a variação do tempo pode ser dada em segundos (s), minutos (min) ou horas (h). Exemplo: uma reação química genérica pode ser representada pela equação: Onde, A e B são os reagentes Portanto, a velocidade de consumo dos reagentes e de formação dos produtos podem ser expressas da seguinte forma:
Note que o símbolo [ ] refere-se à concentração, geralmente apresentada em mol/L. A taxa de desenvolvimento média de uma reação química leva em consideração, além do consumo ou formação dos produtos, os coeficientes da equação balanceada. Observe que os valores negativos indicam o consumo da substância e os valores positivos indicam que as substâncias estão surgindo. As reações químicas diferem na velocidade em que acontecem. Elas podem ser rápidas, moderadas ou lentas:
Teoria das ColisõesA teoria das colisões é aplicada para reações gasosas. Ela determina que para a reação química acontecer os reagentes devem estar em contato, através de colisões. Entretanto, apenas isso não garante que a reação ocorra. Também é preciso que as colisões sejam efetivas (orientadas). Isso garantirá que as moléculas adquiram energia suficiente, a energia de ativação. Energia de ativaçãoA energia de ativação (Ea) é a energia mínima necessária para que a formação do complexo ativado e efetiva realização da reação. O complexo ativado é um estado transitório da reação, entre os reagentes, enquanto os produtos finais ainda não foram formados. As reações mais rápidas são aquelas que apresentam a menor energia de ativação. Um exemplo de energia de ativação no nosso dia a dia é a energia obtida pelo atrito para acender um fósforo. Fatores que Influenciam na Velocidade das ReaçõesOs principais fatores que afetam a velocidade das reações são: Concentração de ReagentesQuando a concentração dos reagentes aumenta, a frequência de choques entre as moléculas também aumenta, acelerando a reação. Quanto maior a concentração dos reagentes, maior a velocidade da reação. Superfície de ContatoEssa condição afeta apenas reações entre sólidos. A superfície de contato é a área de um reagente que fica exposta aos demais reagentes. Como as reações precisam de contato entre os reagentes, concluímos que: Quanto maior a superfície de contato, maior a velocidade da reação. PressãoEssa condição afeta apenas reações com gases. Com o aumento da pressão, o espaço entre as moléculas diminui, fazendo com que tenham mais colisões, aumentando a velocidade da reação. Quanto maior a pressão, maior a velocidade da reação. TemperaturaTemperatura é uma medida de energia cinética, que corresponde ao grau de agitação das partículas. Quando a temperatura é alta, as moléculas estão mais agitadas, aumentando a velocidade da reação. Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação. CatalisadoresO catalisador é uma substância capaz de acelerar uma reação química, sem ser consumido ao final da reação. As enzimas são catalisadores biológicos. A presença de um catalisador aumenta a velocidade da reação. Exercícios sobre cinética químicaQuestão 1(Cesgranrio) Com relação a um fogão de cozinha, que utiliza mistura de hidrocarbonetos gasosos como combustível, é correto afirmar que: a) a chama se mantém acesa, pois o valor da energia de ativação para
ocorrência da combustão é maior que o valor relativo ao calor liberado. Ver Resposta Alternativa correta: e) se utiliza um fósforo para acender o fogo, pois sua chama fornece energia de ativação para a ocorrência da combustão. A energia de ativação pode ser entendida como uma “barreira” que deve ser vencida para que uma reação química ocorra. O fósforo, através do atrito, é capaz de fornecer a energia de ativação necessária para a ocorrência da combustão, que é útil para o rompimento das ligações dos reagentes para formação dos produtos. Questão 2(CEFET-PR-2003) A velocidade de uma reação pode ser medida verificando-se experimentalmente quanto de reagentes (ou produtos) são consumidos (ou gerados) num determinado intervalo de tempo. Dependendo das condições experimentais, a velocidade pode ser extremamente lenta ou rápida. Reações rápidas devem ser controladas, para que ocorram sob condições tais que possam trazer algum benefício prático. Já as reações muito lentas devem ser aceleradas para que a produção de uma determinada substância seja economicamente viável. Para que sejam alcançadas estas condições é necessário compreender algumas condições que influenciam a velocidade de uma reação. A alternativa que NÃO representa um fator que altera a velocidade de uma reação é: a) concentração dos reagentes. Ver Resposta Alternativa correta: e) variação de entalpia da reação. A velocidade de uma reação química pode ser alterada com: Maior concentração de reagentes, pois há uma maior probabilidade de ocorrer colisões efetivas entre as moléculas; A variação de entalpia está relacionada com a energia absorvida ou liberada em uma reação química. Questão 3Observe a seguir uma reação hipotética de decomposição. A variação de concentração do reagente em função do tempo está representada na tabela a seguir:
Com base nos dados, qual a velocidade média de decomposição entre 3 e 5 minutos? a) 0,01 mol/L.min Ver Resposta Alternativa correta: a) 0,01 mol/L.min. Questão 4(Unesp) Sobre catalisadores, são feitas as quatro afirmações seguintes. I - São substâncias que aumentam a velocidade de uma
reação. Dentre estas afirmações, estão corretas, apenas: a) I e II. Ver Resposta Alternativa correta: d) I, II e IV.Resposta Os catalisadores aumentam a velocidade da reação, pois diminuem a energia de ativação ao participar da formação do complexo ativado. As reações que utilizam os catalisadores são aquelas que ocorrem em uma taxa de desenvolvimento muito lenta. Por isso, os catalisadores são empregados para mudar o mecanismo da reação e torná-lo mais curto. As enzimas atuam como catalisadores, fazendo com que as reações no organismo sejam aceleradas. Adquira mais conhecimento lendo os textos a seguir:
Bacharela em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018) e Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011). Como a superfície de contato afeta a velocidade de uma reação química explique?Quanto maior a superfície de contato, maior o número de moléculas que irão colidir, aumentando também a probabilidade de ocorrerem choques efetivos e, por fim, o aumento da velocidade da reação.
Como os catalisadores afetam a velocidade de uma reação química explique?Os catalisadores conseguem aumentar a velocidade das reações porque eles atuam mudando o mecanismo da reação por diminuir a energia de ativação da reação. Assim, com uma quantidade de energia de ativação menor, fica mais fácil para as partículas reagentes atingirem essa energia e reagirem.
Quais são os principais fatores que afetam a velocidade das reações químicas?A velocidade das reações químicas é alterada principalmente por variações na superfície de contato, na concentração dos reagentes, na temperatura e pelo uso de catalisadores.
Como a temperatura pode afetar a velocidade de uma reação química?Temperatura: A velocidade das reações químicas aumenta rapidamente com a elevação da temperatura; em regra, a velocidade de uma reação, nas proximidades da temperatura ambiente, duplica com a elevação de 10 ºC.
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Como os fatores temperatura superfície de contato e catalisadores podem afetar a velocidade das reações químicas?
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