Estudo das velocidades das reações químicas
A cinética química é o ramo da química que estuda a velocidade das reações e os principais fatores que as influenciam. O conhecimento e estudo sobre esse ramo é muito importante principalmente para indústria, mas alguns conceitos podem ser visualizados facilmente no cotidiano.
Por exemplo, a formação de rochas calcárias e a queima de um palito de fósforo são reações químicas que acontecem em velocidades diferentes, a primeira demorar vários séculos para se concluir, enquanto a segunda, segundos.
O que explica a velocidade diferentes nos exemplos anteriores? Antes de saber a resposta para essa pergunta é necessário relembrar o que são reações químicas e suas principais características. Acompanhe a explicação abaixo e boa leitura!
A cinética química explica os fatores que influenciam na velocidade da reação de combustão. (Foto: Pixabay)
Reações químicas
Reações químicas podem ser definidas como fenômenos químicos em que há transformação nas moléculas das substâncias participantes, gerando outras substancias.
Esse processo pode ser representado graficamente por meio de uma equação química que possui os seguintes elementos: 1) reagentes (primeiro membro) que correspondem as substâncias originais que se misturam e reagem entre si; 2) produtos (segundo membro) que equivalem ao resultado da reação.
C(s) + O2 (g) --> CO2(g)
No exemplo acima, dois reagentes, um carbono sólido e um oxigênio gasoso, reagiram entre si e formaram um dióxido de carbono em estado gasoso, ou seja, o produto. Perceba que também existe uma seta, ela indica o sentido que ocorre a reação e o que foi produzido.
Como forma de facilitar os estudos sobre cinética química, as reações podem ser classificadas de três formas a depender da velocidade em que acontecem:
• Rápidas: acontecem ligeiramente, em questão de microssegundos e segundos;
• Moderadas: podem demorar minutos ou horas para serem finalizadas;
• Lentas: ocorrem de forma lenta e podem demorar anos ou até séculos;
A reação de formação das rochas calcárias é classificada como lenta, uma vez que elas se formam a partir de alterações em outras rochas, como ação de fatores abióticos como chuvas, ventos e ondas do mar. Até elas se fragmentarem, esse processo pode durar milhares de anos.
Já a queima do palito de fósforo, visualmente, percebemos que é rápida. Mas vamos explicar isso melhor mais a frente. Continue a leitura e saiba agora os tipos de velocidades aplicadas à cinética química.
Velocidades em cinética química
Na cinética química um conceito muito importante é o de velocidade média, que relaciona-se com a variação na quantidade de um reagente ou produto em um espaço de tempo. Para o cálculo da velocidade média três fórmulas podem ser utilizadas:
Fórmulas velocidade.
A Lei da velocidade das reações químicas também trata de velocidades e baseia-se no seguinte enunciado:
“A velocidade de uma reação química, em uma determinada temperatura, é diretamente proporcional ao produto das concentrações dos reagentes, em mols por litro, elevadas aos seus expoentes por uma constate.”
Para uma reação genérica aA + bB --> cC + dD, a lei da velocidade das reações químicas pode ser expressa como:
Fórmula lei das velocidades.
Sendo,
V: velocidade da reação;
K: constante que depende da temperatura;
a e ß: expoentes determinados experimentalmente;
[A] e [B]: concentração em mol. L-1 dos reagentes A e B.
Fatores de influência nas reações
Como já dito, alguns fatores influenciam na velocidade das reações químicas, são eles:
• Natureza dos reagentes
• Pressão
• Temperatura
• Estado físico
• Superfície de contato
• Catalizadores
• Inibidores
• Concentração dos reagentes
A queima do palito de fósforo
A queima do palito de fósforo é definida como uma reação de combustão. Para que ela aconteça são necessários três elementos: calor, combustível e comburente.
A cabeça do palito é composta pelas substâncias trissulfeto de antimônio, clorato de potássio, fosfato de amônio, parafina e cola. Já a caixa, especificamente a lixa, é formada por vidro em pó e fósforo vermelho.
Ao raspar a cabeça do fósforo na caixa, a fricção emite calor. Essa energia gerada converte o fósforo vermelho em branco, o qual é extremamente volátil e reage com o oxigênio do ar, causando a ignição. O calor também faz com que o clorato de potássio pegue fogo.
Essa reação ainda cria óxidos de enxofre, que possuem o cheiro característico de. Há também a fumaça, composta por pequenas partículas que são liberadas na da combustão mais vapor d’água. A combustão do palito de fosforo pode ser resumida na equação química abaixo:
KClO3 + Sb2S3 + S --------> SO2 + Sb2O3 +KCl
A partir da noção de cinética química podemos perceber que a reação de queima do palito de fósforo teve influência, principalmente, de três fatores: superfície de contato, natureza dos reagentes e estado físico.