Teoria das Colisões e Fatores que alteram a Velocidade de uma Reação


Teoria das colisões

Há duas condições fundamentais (embora não sejam suficientes) para que uma reação química possa ocorrer. A afinidade química e o contato entre reagentes. A realização ou não da reação química passa a de­pender de duas outras condições ditas complementares: as partículas dos reagentes devem colidir entre si e as colisões entre os reagentes devem ter orientação favorá­vel e intensidade (energia) suficiente para romper as li­gações existentes nos reagentes. No ponto máximo da curva de energia, ocorre a coli­são efetiva, permitindo a formação do complexo ativado. AH é a diferença entre a energia dos produtos e dos reagentes. Quando seu valor é positivo, tem-se uma rea­ção endotérmica; quando seu valor é negativo, a reação é exotérmica.

Teoria das Colisões

Relação entre a velocidade da reação e a energia de ativação

Para que aconteça, então, uma reação química, é pre­ciso que a barreira (energia de ativação) entre reagentes e produtos seja superada. Pode-se dizer, portanto, que quanto menor a energia de ativação de uma reação, maior a probabilidade de ela acontecer e maior a veloci­dade de formação de produtos.

Pressão

A velocidade das reações dos gases é alterada de forma significativa pela pressão. Já na velocidade das reações de líquidos e sólidos, a pressão praticamente não influi.

Fatores que alteram a velocidade da reação

São inúmeros os fatores que podem interferir na ve­locidade da reação, deixando-a mais rápida ou mais len­ta. A seguir, são apresentados os principais.

Natureza dos reagentes

Para que a reação aconteça, é necessário que as liga­ções entre os reagentes sejam rompidas e que se formem novas ligações durante o processamento dos produtos. Pode-se dizer, então, que quanto maior o número de ligações rom­pidas, mais lenta é a reação. As reações orgânicas são, em geral, lentas (há um grande número de ligações covalentes a serem rompidas). As reações inorgânicas, por sua vez, são muito rápidas pois há poucas ligações a serem rompi­das e apresentam normalmente ligações iônicas).

Superfície de contato

Na reação, a superfície de contato é a área que efetivamente está exposta aos demais reagentes. Como a rea­ção depende do contato dos reagentes entre si, quanto maior a superfície de contato entre eles, maior a velo­cidade da reação. Esse fator explica por que um remé­dio efervescente dissolve em água mais lentamente na forma de comprimido e mais rapidamente quando está na forma de pó. O pó tem maior área de contato com a água, portanto dissolve mais rapidamente. Dessa forma, o número de colisões entre as molécu­las aumenta e, por consequência, a velocidade da reação também aumenta.

Temperatura

A temperatura é, em última análise, a medida da ener­gia cinética média das partículas ou moléculas. Um aumento de temperatura traz um aumento da energia cinética. Dessa forma, as moléculas têm sua quantidade de movimento au­mentada e, por consequência, colidem com maior frequên­cia entre si. O aumento do número de colisões faz com que a reação tenha sua velocidade aumentada. Na temperatura do experimento II, há maior número de ‘colisões efetivas do que na temperatura do experi­mento I e, consequentemente, a velocidade do experi­mento II é maior do que na do experimento I.

Luz

Muitas reações são aceleradas ou ativadas pela ação da luz. São chamadas reações fotoquímicas. Muitas apre­sentam um agente fotoquimicamente sensível colorido. As moléculas desse reagente absorvem raios luminosos e ficam ativadas, facilitando a ocorrência da reação. Exemplos clássicos são a fotossíntese e a decompo­sição (fotólise) da água oxigenada (acelerada pela luz).

Eletricidade

Algumas reações são impulsionadas pela passagem da corrente elétrica em seus reagentes. Um exemplo dis­so é a formação de água a partir de gases H2 e O2.

Regra de Van’t Hoff

A regra de Van’t Hoff determina que a cada aumento de 10°C na temperatura de uma reação duplica sua velo­cidade.
Exemplos:
T, = 0°C -> v, T2 = 10°C -> 2 • v,
4 • v,
T3 = 20°C

Essa regra apresenta apenas resultados aproximados, por isso é considerada bastante limitada. Ela não deve ser leva­da à risca, pois o valor quantitativo do aumento da veloci­dade da reação ocasionado pelo aumento da temperatura deve ser determinado experimentalmente para cada reação.

Concentração de reagentes

Quanto maior o número de partículas reagentes, maior a probabilidade de essas partículas colidirem de forma efetiva e de a velocidade da reação aumentar.

Observações
Catalisador positivo é aquele que age sobre a energia de ativação, reduzindo essa bar­reira energética e, consequentemente, facili­tando a transformação de reagente em pro­duto e aumentando a velocidade da reação. Catalisador negativo ou inibidor é aquele que age sobre a energia de ativação, elevando a barreira energética. Dessa forma, a transfor­mação de reagente em produto fica dificulta­da e a velocidade da reação é reduzida. Promotor de catalisador é um agente que atua sobre o catalisador, ativando-o ou potenci­alizando sua ação.

Veneno de catalisador é uma espécie quími­ca que atua sobre o catalisador, destruindo sua atividade catalítica. Autocatalisador é um produto da reação que age como catalisador.

Catalisadores

São substâncias com capacidade de agir sobre a ener­gia de ativação das reações, podendo reduzir ou aumen­tar a velocidade delas.

Características dos catalisadores
•         Eles podem ou não participar da reação durante a formação do complexo ativado, porém sua com­ posição e massa são integralmente recuperadas
ao término da reação.
•         A ação catalítica só é possível quando há afini­dade química entre os reagentes.
•         Se a reação a ser catalisada é reversível, o cata­lisador age com a mesma intensidade tanto na reação direta quanto na inversa.
•         O catalisador atua apenas sobre a energia de ati­vação da reação, sem alterar o valor de AH.

A princípio, a reação acima é lenta, mas à me­dida que o NO( é formado a velocidade da reação aumenta gradativamente.

Catálise

É uma reação que ocorre na presença de um catali­sador. Pode ser classificada em catálise homogênea, em que os reagentes e o catalisador formam um sistema monofásico, e catálise heterogênea, em que os reagen­tes e o catalisador formam um sistema bifásico ou polifásico.