O que é Cinética Química?

Quem vai prestar vestibular tem que ter na ponta da língua a resposta sobre o que é cinética química! Não sabe ou tá difícil de lembrar? Então nós vamos te ajudar com um conteúdo completo sobre o assunto, que vai te deixar craque na matéria e fazer você gabaritar as questões sobre o tema!

Prepara seu caderno e vem com a gente!

O que é cinética química mesmo?

Cinética química é a parte da química que estuda as velocidades das reações e os fatores que a influenciam.

Relembre: 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

Classificação das reações químicas

Para entender melhor o que é cinética é preciso que você saiba que as reações químicas podem ser classificadas em:

Rápidas

Como por exemplo uma reação de neutralização:

HCl _(aq) + NaOH _(aq) → NaCl _(aq) + H₂O _(l)

Ou ainda uma reação de precipitação:

Ag⁺_(aq) + Cl^–_(aq) → AgCl _(s)

Lentas

Pode ser uma fermentação (açúcar à álcool): Essa é uma transformação química provocada por uma levedura. Um processo enzimático.

No exemplo citado acima, o produto final desejado (etanol combustível, vinho, massa, etc) determina a escolha da levedura e da matéria prima.

As reações podem ocorrer num sistema homogêneo ou heterogêneo. Em muitos casos as reações homogêneas são mais rápidas, devido ao melhor estado de contato entre os reagentes.

Já quando falamos de interações, nas reações químicas elas podem acontecer entre:

1. Íons

Via de regra, ocorrem rapidamente, pois quando íons de cargas opostas se aproximam e reagem entre si, não existe qualquer orientação prévia preferencial, pois os íons originam um campo elétrico ao seu redor uniforme em todas as direções.

2. Moléculas ou grupos covalentes

Essas interações ocorrem mais lentamente pois,

1. deve ocorrer o rompimento de ligação covalente;
2. formação de novas ligações covalentes.

Para isso, as partículas devem colidir com energia suficiente e orientação adequadas.

Fatores que Afetam a Velocidade das Reações Químicas

a) Natureza química dos reagentes: a velocidade da reação química depende de características intrínsecas de seus reagentes, acarretando assim uma ampla faixa de velocidades. Cada reação química é caracterizada por uma constante cinética (k), a qual depende da temperatura.

b) Superfície de contato: em solução ou em fase gasosa, as partículas reagentes são capazes de se misturar completamente e colidir entre si facilmente (reação homogênea).

Mas em reações heterogêneas os reagentes só fazem contato na interface. Neste caso, a velocidade das reações depende da área de contato entre as fases.

c) Concentração dos reagentes: as velocidades das reações homogêneas e heterogêneas são afetadas pelas concentrações dos reagentes. Na maioria das vezes, a velocidade aumenta quando a concentração dos reagentes aumenta (ou pressão, no caso de reagentes gasosos).

Exemplo: Madeira queima rápido ao ar (20% oxigênio), mas queimaria extremamente rápido em oxigênio puro. Foi estimado que se o ar fosse composto por 30% de oxigênio, não seria possível apagar o incêndio de uma floresta.

d) Temperatura: em geral a velocidade das reações aumenta com o aumento da temperatura.

Por exemplo: é mais rápido cozinhar um ovo ao nível do mar do que no alto de uma montanha, onde a água ferve a uma temperatura mais baixa.

e) Pressão: Ocorre em sistema gasoso. O aumento da pressão causa uma diminuição do volume ocupado, aumentando o número de choques entre os reagentes, que aumentam sua velocidade.

f) Presença de agentes externos: são substâncias que afetam a velocidade das reações químicas, sem serem consumidos no processo global, permanecendo inalterados após a reação.

• Catalisadores: aumentam a velocidade das reações químicas;
• Inibidores: diminuem a velocidade das reações químicas

Os químicos, geralmente, estão mais interessados em acelerar os processos, portanto os catalisadores são muito investigados. No entanto, existem várias reações que ocorrem na natureza e que são indesejáveis, como por exemplo a corrosão de metais. Este tipo de reação não pode ser impedida, mas inibidores podem retardá-las.

Podemos analisar o gráfico e comparar a velocidade da reação com catalisador e sem catalisador:

Gráfico comparativo de uma reação com catalisador e uma sem catalisador

Informações importantes sobre os catalisadores:

1.  O catalisador altera o mecanismo da reação;
2.  O catalisador diminui a energia de ativação, mas não altera o delta H;
3. O catalisador aumenta a velocidade da reação química;
4. O catalisador não é consumido durante a reação química;
5. O catalisador não altera o rendimento da reação química.

Velocidade média

Quando falamos sobre o que é cinético, é essencial entender bem a velocidade média de uma reação (Vm). Assim como na física, a velocidade da reação é calculada pela expressão:

Vm = Δconcentração
Δtempo

ou

Vm = Δmassa
Δtempo

ou

Vm = Δnúmero de mols
Δtempo

A velocidade pode ser calculada a partir da Δconcentração dos reagentes ou produtos pela Δtempo.

A velocidade de uma reação depende:

• número de choques entre as moléculas dos reagentes;
• energia com que as moléculas colidem entre si (Eat).

Lei da velocidade reação elementar

Gráfico de velocidade de uma reação

Dada a Reação elementar abaixo:

aA + bB → cC + dD

A lei de velocidade será dada por:

V = K[A]^a . [B]^b , onde a e b são os expoentes de A e B, que correspondem aos coeficientes estequiométricos da reação.

A lei de velocidade das reações (ou lei de Guldberg –Waage) foi proposta em 1867 pelos cientistas noruegueses Cato Maximilian Guldberg (1836-1902) e Peter Waage (1833-1900).

Para fixar: A reação elementar tem como características:

• ocorre em uma única etapa;
• não há formação de intermediários;
• os  produtos se formam diretamente da colisão dos reagentes;
• a  lei de velocidade apresenta os expoentes iguais aos coeficientes da reação.

Curiosidades

Regra de Vant’Hoff

Um aumento de 10ºC faz com que a velocidade da reação dobre.

Temperatura

5ºC     15ºC       25ºC

Velocidade

V         2V           4V

E aí, agora que você já sabe o que é cinética que tal realizar ainda mais exercícios sobre cinética química? Aproveita e conta pra gente como se saiu!