A velocidade de uma reação química é a velocidade com que ocorre a transformação de substâncias chamadas reagentes, em outras substâncias chamadas produtos. Os fatores que afetam a velocidade podem ser vários; natureza dos reagentes, tamanho das partículas, estado físico das substâncias …
Os reagentes podem ser átomos ou moléculas que colidem ou colidem entre si, causando uma ruptura de ligações entre eles. Após a separação, novos links são criados e os produtos são formados.
Se pelo menos um dos reagentes é completamente consumido na reação, formando completamente o produto, a reação é considerada completa e é direcionada em apenas uma direção.
Em alguns casos, os produtos formados novamente colidem e quebram seus vínculos para se reorganizar e se tornarem os reagentes novamente. Isso é chamado de reação reversa.
Ambas as reações ocorrem em taxas diferentes, no entanto, quando a velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação reversa, é estabelecido um equilíbrio cinético, o que significa que a reação está em equilíbrio.
Fatores que afetam a velocidade de uma reação
Toda reação química está sujeita a uma série de fatores, que fazem com que a velocidade da mesma passe rápida ou lentamente. Encontramos reações que acontecem em segundos, como explosões, e outras que demoram um pouco mais, como a oxidação de uma barra de ferro desgastada pelo tempo.
Esses fatores que afetam a velocidade de uma reação química são:
Tamanho de partícula de substâncias
Também é conhecido como superfície de contato. Se as substâncias têm uma superfície de contato larga, ou seja, são muito compactas, a reação é mais lenta do que quando a superfície de contato é pequena.
Um exemplo é a reação do Alka seltzer em comprimidos e Alka seltzer em pó. Alka seltzer é uma mistura de ácido acetilsalicílico, com bicarbonato de sódio, fosfato de cálcio e ácido cítrico.
Se as substâncias são espécies atômicas, elas também mostram uma variação em sua reatividade devido ao tamanho do átomo e à quantidade de elétrons em seu último nível.
Por esse motivo, o sódio (Na) reage violentamente com a água em comparação com o cálcio (Ca). Da mesma forma, o ferro (Fe) é facilmente oxidado pela ação do vapor de água presente no ar ambiente, comparado ao chumbo (Pb) cuja reação é muito mais lenta.
As espécies iônicas têm uma reatividade muito alta (baixas taxas de reação), se comparadas às espécies neutras. Assim, Mg + 2 é mais reativo que Mg.
Estado físico das substâncias
O estado de agregação dos reagentes também influencia a taxa de reação. No estado sólido, as partículas (átomos) estão muito próximas umas das outras, de modo que a mobilidade entre elas é muito pequena, as colisões são muito lentas.
No estado líquido, as partículas têm mais mobilidade, o que torna as reações mais rápidas em comparação com o estado sólido.
No estado gasoso, a reação tem uma velocidade muito mais alta, graças à grande separação entre as partículas dos reagentes.
Para aumentar a taxa de reação de uma substância, ela pode ser dissolvida em água, para que as moléculas sejam solubilizadas e a mobilidade entre elas aumente.
Concentração de reagente
A concentração de uma substância refere-se à quantidade de partículas (átomos, íons ou moléculas) encontradas em um determinado volume.
Em uma reação química, se houver muitas partículas, o número de colisões entre elas será muito alto, portanto a velocidade da reação será alta.
Quanto maior a concentração dos reagentes, maior será a taxa de reação da formação do produto.
Temperatura
Em um sistema composto de reagentes, todas as partículas que o compõem estão em movimento, vibrando, como em substâncias sólidas, ou movendo-se no caso de líquidos e gases.
Nos dois casos, E vibracional e E cinético são observados respectivamente. Essas energias são diretamente proporcionais à temperatura em que o sistema está.
À medida que a temperatura do sistema aumenta, os movimentos moleculares das substâncias aumentam.
As colisões entre eles estão se tornando mais fortes, o suficiente para causar a ruptura e formação de laços, superando o obstáculo que constitui a energia de ativação Ea.
À medida que a temperatura do sistema aumenta, a reatividade aumenta e a taxa de reação é, portanto, mais lenta.
Catalisadores
São substâncias químicas que influenciam uma reação química, aumentando ou diminuindo a taxa de reação. Sua principal característica é que ele não participa da reação química, o que significa que, no final da reação, pode ser isolado do sistema.
Um exemplo é a hidrogenação de um composto orgânico insaturado com hidreto de lítio e alumínio como catalisador:
CH 3 – CH = CH – CH 3 + H 2 CH 3 – C 2 – CH 2 – CH 3
Em uma equação química, o catalisador é colocado no topo da seta que indica a direção da reação.
Em uma reação química, pode acontecer que o catalisador e os reagentes não estejam no mesmo estado físico, esses tipos de sistemas são conhecidos como “heterogêneos”.
Estes são chamados catalisadores de contato. Catalisadores “homogêneos” são aqueles que têm o mesmo estado físico dos reagentes e são chamados de transporte.
Referências
- Levine, I. Físico-Química. vol.2. McGraw-Hill 2004
- Capparelli, Alberto Luis Físico-Química Básica. E-Book
- Fernández Sánchez Lilia, Corral López Elpidio, et.al (2016) Cinética de reações químicas. Recuperado: zaloamati.azc.uam.mx.
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. Fatores que afetam a taxa de uma reação química. Recuperado: thoughtco.com.