Fatores que influenciam as reações químicas
Por Nathália de Lima Dutra
Professora de Química do Colégio Qi
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Condições
Para que ocorra a reação entre duas ou mais substâncias, são necessárias duas condições:
Contato entre os reagentes - É primordial que as moléculas dos reagentes sejam postas em contato do modo mais eficaz possível. Por exemplo, ácidos e bases reagem, pois eles possuem a afinidade química, mas se estiverem em frascos separados, não irão reagir. Sendo assim, é fundamental que as espécies reagentes sejam colocadas em contato para que as partículas que formam seus aglomerados possam colidir umas com as outras, rompendo as ligações que existem e formando novas ligações, o que originará novas substâncias.
Afinidade química - É fundamental, também, que os reagentes tenham uma certa afinidade química, ou seja, uma tendência natural para reagir. No dia-a-dia, observa-se que algumas substâncias possuem diferentes afinidades químicas com as outras, ou seja, a natureza dos reagentes define se há a possibilidade de reagirem entre si. Por exemplo, o ferro se oxida (enferruja) lentamente quando exposto ao ar; em contrapartida, a oxidação do sódio no ar é muito rápida, devido à afinidade química entre o sódio e o oxigênio — tanto que o sódio é guardado imerso em querosene para não se oxidar. Afinidade química, enfim, é um fator que depende da própria natureza das substâncias envolvidas na reação.
Teoria das colisões
A teoria das colisões ainda prevê que a velocidade da reação depende:
a) da freqüência dos choques entre as moléculas — um maior número de choques por segundo implicará um maior número de moléculas reagindo e, portanto, maior velocidade da reação;
b) da energia (violência) desses choques — uma trombada violenta (chamada colisão eficaz ou efetiva) terá mais chance de provocar a reação entre as moléculas do que uma trombada fraca (chamada de colisão não-eficaz ou não-efetiva);
c) de uma orientação apropriada das moléculas no instante do choque — uma trombada de frente (colisão frontal) será mais eficaz que uma trombada de raspão (colisão não-frontal); esse fator depende também do tamanho e do formato das moléculas reagente
Em um primeiro momento, as moléculas de H (hidrogênio) e de I (iodo) se aproximam rapidamente, em seguida, chocam-se e por fim, quando as moléculas de HI se formam, elas se afastam rapidamente.
Todos os fatores que aumentam a velocidade e o número de choques entre as moléculas facilitarão e, consequentemente, aumentarão a velocidade das reações químicas. Entre esses fatores, podemos destacar: o aumento de temperatura, a participação de outras formas de energia, como a luz e a eletricidade, o aumento de pressão nas reações entre gases, o aumento da concentração dos reagentes que estão em solução, etc.
Efeitos da temperatura
A temperatura é um dos fatores que mais influem na velocidade de uma reação. De fato, um aumento de temperatura aumenta não só a frequência dos choques entre as moléculas reagentes, como também a energia com que as moléculas se chocam. Desse modo, como resultado da teoria das colisões , aumenta a probabilidade de as moléculas reagirem — ou seja, aumenta a velocidade da reação.
Muitos fatos que ocorrem em nosso dia a dia podem servir para demonstrar a relação entre a mudança na velocidade das reações e a mudança de temperatura. Por exemplo, quando aumentamos a chama do fogão para cozer os alimentos mais depressa ou quando usamos a panela de pressão para atingir temperaturas mais altas e acelerar o cozimento; ou, ao contrário, quando usamos a geladeira para diminuir a velocidade de deterioração dos alimentos.
Outro aspecto importante a ser analisado decorre da Termoquímica e diz respeito às variações de energia durante as reações químicas. Neste gráfico, a energia considerada é, em geral, a entalpia. Usualmente, quando há liberação de energia (ΔH < 0), a reação é espontânea. Essas variações podem ser observadas nos gráficos abaixo:
Considerando a equação de queima do carvão, temos:
C(s) + O(g) → CO2(g) ∆H = - 94,1 Kcal
Podemos notar que um pedaço de carvão não pega fogo sozinho. Precisamos aquecê-lo um pouco, até que o mesmo atinja um estado incandescente, neste momento em diante, ele queimará sozinho. Esse “empurrão” inicial é necessário em muitas reações. Como por exemplo, o fato de usarmos um fósforo para acender o gás de um fogão, no motor do automóvel, a faísca da vela detona a gasolina, etc.
O “empurrão” inicial é necessário para levar os reagentes a um estado ativado, em que se forma o complexo ativado. A teoria do complexo ativado, admite que, no instante do choque, ocorre um progressivo enfraquecimento das ligações entre as moléculas iniciais e um fortalecimento das ligações entre as moléculas finais.
Para que o sistema chegue ao complexo ativado, é necessária certa quantidade de energia. Se incluímos essa energia nos gráficos mencionados anteriormente, os mesmos serão representados da seguinte forma:
Para atingir a elevação correspondente ao estado ativado, as moléculas reagentes devem ter uma energia igual (ou maior) que uma energia mínima chamada energia de ativação (Eat- trata-se da energia mínima que as moléculas devem possuir para reagir ao se chocarem, isto é, para termos uma colisão efetiva).
Efeitos da eletricidade
Do mesmo modo que o calor, a eletricidade também é uma forma de energia que influi na velocidade de muitas reações químicas. Um exemplo é o da faísca elétrica que provoca a explosão da gasolina nos cilindros dos motores dos automóveis. Outro exemplo é o da reação do hidrogênio com o oxigênio, também provocada por uma faísca elétrica, como descrito pela reação abaixo:
2 H2(g) + O2(g)→faísca elétrica→ 2 H2O(g) ∆H = - 94,1 Kcal
Nessa reação, a faísca elétrica fornece energia para que algumas moléculas de H2 e de O2 ultrapassem a elevação correspondente à energia de ativação. Como a própria reação libera muita energia, isso será suficiente para desencadear a reação na totalidade das moléculas de H2 e de O2 restantes.
Efeitos da luz
Da mesma maneira que o calor e a eletricidade, a luz (bem como as demais radiações eletromagnéticas) também é uma forma de energia que influi em muitas reações químicas. Quando ficamos diretamente expostos ao sol do meio-dia, por exemplo, as queimaduras que sofremos na pele são o resultado da quebra das moléculas formadoras da própria pele. A água oxigenada se decompõe mais facilmente quando está exposta à luz, por isso devemos deixá-la guardada em local escuro. A fotossíntese realizada pelas plantas é um tipo de reação que é influenciada pela presença da luz. Outra reação em que é muito utilizada a luz é a decomposição do AgBr, que dá origem aos filmes fotográficos.
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