Por Leopoldo ToffoliCinética química é a parte da química que estuda as velocidades das reações e os fatores que a influenciam.* 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.

Cinética química é o ramo da química que estuda as velocidades das reações químicas, bem como os fatores que a influenciam.

No decorrer do tempo, as concentrações dos “reagentes” diminuem, e as concentrações dos produtos aumentam. Isto ocorre porque os reagentes são “consumidos” e os produtos são formados.

A velocidade, de uma reação química indica a variação da quantidade de reagentes e produtos neste decorrer de tempo.

Consideremos uma reação química, já balanceada

aX + bY → cZ + dW

onde os reagentes X e Y vão sendo consumidos e os produtos Z e W formados. A velocidade pode ser calculada a partir da variação na concentração dos reagentes ou produtos em função do tempo decorrido.

Assim como na física, a velocidade da reação a partir do consumo do reagente X, por exemplo, é calculada pela expressão:

Vm de consumo de X = -Δ[X] Δt

As quantidades são medidas em mol/L, mol, gramas (massa), L ou dm3/atm (volume/pressão, qdo for gases)

Esta expressão é chamada velocidade média de consumo de X. Ou seja, a variação da concentração do reagente X com o tempo. O mesmo vale para o reagente Y.

Chamamos de velocidade média de produção de Z a razão:

Vm de produção de Z= Δ[Z] Δt

O mesmo valendo para o produto W.Considerando os coeficientes da reação

balanceada definimos a velocidade média da reação como:

Vm de reação= -Δ[X] = -Δ[Y] = Δ[Z] = Δ[W] a.Δt b.Δt c.Δt d.Δt

Vm de uma reação, sem especificarmos a substância, pode ser dada ainda pela relação entre a velocidade média de consumo de reagentes ou pela velocidade média de formação de produtos pelos seus respectivos coeficientes na equação devidamente balanceada.

2H2 + O2 à 2H2OVmreação = VmH2 = VmO2= VmH2O

Fatores que alteram a velocidade de uma reaçãoA velocidade de uma reação depende:*número de choques entre as moléculas dos reagentes;*energia com que as moléculas colidem entre si. (E at)1 – Pressão (gases)O aumento da pressão causa uma diminuição do volume ocupado, aumentando o número de choques entre os reagentes, que aumenta sua velocidade.2 – Superfície de contatoO aumento da superfície de contato causa maior número de choques entre os reagentes e aumenta a velocidade da reação.Ex: Álcool líquido queima mais rápido que o álcool gel.3 – TemperaturaO aumento da temperatura aumenta a agitação molecular (Ec), aumentando o número de colisões entre os reagentes, aumentando velocidade da reação.4 – CatalisadorÉ uma substância que aumenta a velocidade da reção pela diminuição da E at da reação.É importante lembrar que o catalisador não participa da reação, apenas altera sua velocidade. E ele não o altera aentalpia da reação.

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Ex.: N2O5(g) NO2(g) + O2(g)

a) Velocidade média de consumo do N2O5 entre t = 0 e t = 5 min:VmVm= 0,08

Energia de ativaçãoA energia de ativação é a energia mínima necessária para que a reação possa ocorrer. Ela recebe este nome porque reagentes e produtos passam por uma configuração intermediária que recebe o nome de complexo ativado. Trata-se, portanto, da energia mínima necessária para a formação deste complexo ativado.

A energia de ativação é explicada pela teoria da colisão: a reação química é constituída por colisões entre as moléculas dos reagentes. Nem toda colisão, porém, é eficaz, pois é necessário que haja energia suficiente e geometria molecular adequada. A energia de ativação é aquela requerida para que as colisões sejam eficazes, ou seja, resultem no complexo ativado.Fatores que influenciam a velocidade da reação• Concentração:Quanto maior a concentração dos reagentes, maior a velocidade da reação.• Energia de ativação:Quanto maior a energia de ativação, mais lenta será a reação.• Temperatura: Quanto mais elevada a temperatura, mais rápida será a reação.• Pressão:No caso de reações que envolvam reagentes gasosos, quanto maior a pressão, mais rápida a reação.• Superfície de contato:Para o caso de reagentes em diferentes fases, quanto maior a superfície de contato do reagente sólido, mais rápida será a reação.• Catálise:É uma reação na qual existe a presença de uma substância capaz de acelerar a reação -

Tempo N2O5 NO2 O2

0 0,112 0 0

5 0,08 0,064 0,016

10 0,056 0,112 0,028

20 0,028 0,168 0,042

30 0,014 0,196 0,049

um catalisador -, mas que não toma parte na reação propriamente dita, permanecendo inalterada sua massa e suas propriedades após a reação. Seu efeito baseia-se na redução da energia de ativação. (Da mesma forma, pode ocorrer a presença de um inibidor - substância que inibe a ação do catalisador. Neste caso, obviamente, o efeito do catalisador é anulado, e a velocidade da reação permanece inalterada.)Lei cinética de uma reaçãoÉ a equação que permite calcular a velocidade de uma reação a partir das concentrações de reagentes. De forma genérica:v = k · [X]m · [Y]n

onde:k : constante da velocidade da reação, dependente da temperatura.[X] e [Y]: concentração dos reagentes X e Y em mol/Lm e n: são expoentes determinados experimentalmente, e que recebem o nome de "ordem da reação". Assim:m: ordem da reação em relação a Xn: ordem da reação em relação a Ym + n: ordem total da reaçãoMecanismos das reaçõesÉ o conjunto de etapas em que ocorre uma reação, sendo a velocidade da reação determinada pela etapa mais lenta.Dá-se o nome de reação elementar àquela que ocorre em apenas uma etapa.Reação não-elementar é aquela que ocorre em duas ou mais etapas.No caso de uma reação elementar, a lei cinética pode ser adaptada para:v = k · [X]x · [Y]y

onde x e y é o número de moléculas respectivamente de X e Y que sofrem a colisão que provocará a reação.George Schlesinger é engenheiro civil e atua como professor de Física, Química e Matemática.