Velocidade e Classificação de Reação na Cinética Química


O homem se preocupa muito em ganhar tempo em suas ações. As indústrias químicas não são exceção, elas também buscam obter seus produtos com qualidade e durabilidade de forma econômica e rápida. A Cinética Química estuda a velocidade das rea­ções e os fatores que a influenciam.

Velocidade de uma reação química

Velocidade média

Velocidade e Classificação de Reação

Velocidade média é a razão entre a variação do nú­mero de móis (An) de um participante da reação (rea­gente ou produto), em módulo, e o intervalo de tempo .(At) gasto para que ocorra essa variação.

Observações
Para isso, é necessário que se conheça o mecanismo das reações de obtenção de produtos químicos, saber como acelerar a velocidade dessas reações (devido à escala de produção) e aumentar sua durabilidade (ampliar prazos- de validade). Em relação a medicamentos e alimentos, por exemplo, o objetivo é retardar as reações de decomposição.

Classificação das reações de acordo com suas velocidades

As reações químicas podem ser classificadas confor­me suas velocidades e se dividem em:

• Reações instantâneas – realizam-se a altíssimas velocidades, cuja determinação é muito difícil. Exemplos: reações explosivas, reações de precipitação, reações de neutralização ácido-base etc.
• Reações moderadas – são aquelas que ocorrem com velocidades moderadas. Estas são de inte­resse cinético, pois- suas velocidades e seus mecanismos são determinados com razoável preci­são. Exemplos: reações de fermentação, diges­tão, putrefação de animais.
• Reações lentas – ocorrem a velocidades muito baixas. Exemplos: formação do petróleo e do car­vão mineral. Pode-se dizer que as reações orgâ­nicas, em quase toda sua totalidade, se enqua­dram nesta classificação.

As reações cuja velocidade pode ser acompanhada são objetos de estudo de um ramo da Química: Cinética Química.

Utiliza-se o módulo para evitar valores nega­tivos de velocidade média. Em Cinética Química, a fórmula de uma subs­tância colocada entre colchetes representa a relação do número de móis pelo volume da solução, expresso em litros. [ ] = mo\/l = = molaridade = concentração molar. As quantidades das substâncias consumidas ou produzidas são normalmente expressas em mol, em massa ou volume (no caso de subs­tâncias gasosas).
De acordo com a reação 2A + B —» C, foi montada a tabela abaixo. A partir dela, responda às questões a seguir.

a. Determinar a velocidade da reação no intervalo de O a 10 minutos em função do consumo de A.
b. Determinar a velocidade da reação no intervalo de O a 10 minutos em função do consumo de B.
c. Determinar a velocidade da reação no intervalo de 10 a 20 minutos em função da produção de C.

Velocidade média da reação

A velocidade da reação é obtida por meio do módu­lo da velocidade de consumo de um reagente ou pela formação de um produto dividido pelo coeficiente da substância. Satisfeitas as condições anteriores, tem-se a forma­ção do complexo ativado, uma estrutura intermediária entre reagentes e produtos muito instáveis. Um exemplo é a reação entre gás hidrogênio (HJ e gás cloro).

Diagrama da Cinética Química

O diagrama da Cinética Química apresenta a quanti­dade de reagentes que é máxima no início da reação, mas tende a diminuir à medida que a reação se processa. Por outro lado, tem-se que a quantidade de produtos que é mínima no início da reação, mas vai aumentando com o passar do tempo.

A formação do complexo ativado depende da ener­gia gerada na colisão entre os reagentes. Se essa colisão apresenta energia igual ou superior à energia de ativa­ção é chamada de colisão efetiva.

Energia de ativação (Eat)

E a energia mínima necessária para que os reagen­tes, por meio das colisões efetivas, formem o complexo ativado. Ou seja, é uma barreira energética entre os rea­gentes e os produtos.

Energia de ativação é a energia necessária para que os reagentes atinjam o complexo ativado. Se a colisão gera energia superior ou igual à energia de ativação, há formação de produtos; caso contrário, não há formação de produtos.

Análise da energia de ativação

Existem alguns tipos de reações possíveis, as que absorvem calor durante seu processamento (endotérmicas) e outras que liberam calor (exotérmicas).
É apresentado nos gráficos a seguir a relação entre a energia de ativação e essas reações.