Como influenciar a velocidade das reações químicas?

A velocidade de uma reação química depende da natureza dos reagentes e das condições em que efetuada. Os fatores que influenciam a velocidade de uma reação química são os seguintes:

- a concentração dos reagentes;
- o estado de divisão dos reagentes sólidos;
- a temperatura do sistema reaccional;
- a luz;
- a presença de catalizadores.


Concentração dos reagentes

Fig. 1 - Solução concentrada de tiossulfato de sódio e ácido clorídrico

A concentração é uma forma de expressar a quantidade de soluto que está dissolvido num determinado volume de solvente, por exemplo, hoje em dia há a tendência para utilizar detergentes líquidos mais concentrados, pois tornam as limpezas mais eficazes, uma vez que as reações em que participam são mais rápidas. Como exemplo, quando se põe o ácido clorídico e o tiossulfato de sódio, precipita enxofre, que turva a solução.
Se tivermos duas soluções de diferentes concentrações de tiossulfato de sódio em dois golebés. Se adicionarmos o mesmo volume de ácido clorídico com a mesma concentração a cada um deles, pode-se observar a influência da concentração na velocidade da reação, desta forma a velocidade da reação é maior na solução que apresenta o tiossulfato mais concentrado.
De um modo geral, quanto maior for a concentração dos reagentes, maior é a velocidade de reação, isto é: maior concentração -» maior nº de partículas -» maior probabilidade de ocorrerem choques eficazes.


Estado de divisão dos reagentes sólidos

Fig. 2 - Madeira serrada

A velocidade da reação química também pode ser influenciada através da superfície de contacto dos reagentes sólidos ou o estado de divisão dos reagentes sólidos.
Desta forma, quanto mais dividido se encontra um reagente sólido, maior é a sua superfície de contacto com o exterior e mais facilmente reage.
Numa serração existe perigo de explosão porque a combustão da serradura é muito mais rápida do que a combustão da mesma quantidade de madeira num bloco compacto.
Assim, quanto maior é o estado de divisão dos reagentes sólidos (maior superfície de contacto), maior é a velocidade de reação, isto é: maior estado de divisão -» maior superfície de contacto -» maior nº de partículas disponíveis para a reação -» maior probabilidade de ocorrerem choques eficazes.


Temperatura
A temperatura também é importante para a velocidade das reações químicas.

Fig. 3 - Deterioração do tomate

Um exemplo é que, em certos alimentos, como o leite, os iogurtes, dos legumes ou o fiambre, deterioram-se rapidamente se não são colocados no frigorífico, ou seja, deterioram-se rapidamente na presença de temperaturas mais elevadas.
Assim pode-se concluir que as reações químicas que conduzem à deterioração destes alimentos são mais lentas quando a temperatura é mais baixa.
Desta forma, quanto maior for a temperatura a que ocorre a reação química, maior a velocidade de reação, isto é: maior temperatura -» reações químicas mais rápidas.
Também existem reações químicas que não ocorrem a baixas temperaturas, como por exemplo, a formação de água a partir de hidrogénio e de oxigénio no estado gasoso.


Luz
Existem situações e que não é necessária a presença de luz para que ocorra a reação, mas que permite aumentar a velocidade. Como exemplo, a deterioração de óleos alimentares é mais rápida na presença de luz mas outros, como por exemplo os medicamentos e algumas substâncias químcas usadas em laboratórios são guardadas em locais escuros para evitar a sua decomposição por ação da luz.
Assim, a luz permite aumentar a velocidade de algumas reações químicas, ou seja: presença de luz -» mais rápida a reação química.
Um outro exemplo é quando o jornal se torna amarelado por acção da luz intensa, como a solar.


Presença de catalisadores
O que é um catalisador?
Os catalisadores são substâncias que interferem na velocidade de uma reação química, não se consomindo, podendo ser um catalisador positivo ou negativo.

Fig. 4 - Libertação de oxigénio numa planta verde

Um catalisador positivo ou catalisador acelera a reação química sem ser consumido enquanto que um catalisador negativo ou inibidor retarda a reação química e não é consumido.
Os catalisadores são específicos, ou seja, não actuam em qualquer reação química.Como exemplo, a clorofila é o catalisador da reação da fotossíntese, mas não catalisa outras reações químicas.

Acerto de Equações Químicas

Metano(g)+Oxigénio(g)---»Dióxido de Carbono(g)+Água(g)
(molecular)


_CH₄(g)+2O₂(g)---»_CO₂(g)+2H₂O(g)
1C 42O 1C 21O=43O
4H 2O 42H


Acerto de Equações Químicas - coloca-se os algarismos antes das fórmulas químicas (coeficientes estequiométricos)
Nunca se altera a fórmula química.

Conclusão
O número total de átomos de cada elemento químico nos reagentes é igual ao número total de átomos do elemento químico nos produtos da reação.


Lei de Lavoisier ou Lei da Conservação da Massa
A Lei de Lavoisier diz que a massa dos reagentes tem que ser igual à massa total dos produtos de reação.

"Na Natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.".

Constituição da Matéria

- Toda a matéria é constituída por corpúsculos (pequenas partículas);
- Entre os corpúsculos existem espaços vazios;
- Os corpúsculos estão sempre em movimento.

Os corpúsculos podem ser átomos, moléculas ou iões.

Toda a matéria é constituída por átomos.

Constituição de um átomo de hidrogénio:

Eletrão - partícula com carga elétrica negativa;
Neutrão - partícula sem carga eletrónica;
Protão - partícula com carga eletrónica positiva.
Carga do Átomo: -1+1=0

Um átomo não tem carga pois o número de protões é sempre igual ao número de neutrões.


Os átomos ao ligarem-se quimicamente entre si formam moléculas.

Exemplos:

Regras:
- a 1ª letra é sempre maiúscula;
- a 2ªletra é sempre minúscula;
- lê-se letra a letra.

H₂ - 2 átomos de hidrogénio ligados entre si;

N₂ - 2 átomos de azoto (nitrogénio) ligados entre si;

O₂ - 2 átomos de oxigénio ligados entre si;

H₂O - 2 átomos de hidrogénio e 1 de oxigénio ligados entre si;

CO₂ - 1 átomo de carbono e 2 de oxigénio ligados entre si;

CO - 1 átomo de carbono e 1 de oxigénio ligados entre si.

Código das Cores:

Moléculas elementares - são moléculas constituídas por átomos do mesmo elemento químico.

Moléculas compostas - são moléculas constituídas por átomos de diferentes elementos químicos.

Soluções Ácidas, Básicas e Neutras

Fig. 1 - Alguns materiais de caráter básico utilizados no dia-a-dia.

Soluções Básicas ou Alcalinas
Este tipo de soluções possuem algumas características comuns:- sabor amargo;- são escorregadias ao tacto;
- conduzem a eletricidade;
- alteram a cor de certos corantes vegetais.

Fig. 2 - Alguns materiais de caráter ácido utilizados no dia-a-dia.

Soluções Ácidas
Este tipo de soluções possuem algumas características comuns:
- sabor azedo;
- reagem com os metais, produzindo hidrogénio;
- conduzem a eletricidade;
- alteram a cor de certos corantes vegetais.

Fig. 3 - Alguns materiais de caráter neutro utilizados no dia-a-dia.

Soluções Neutras
Este tipo de soluções não tem caráter químico básico nem ácido, tem caráter neutro.

Indicadores

Os indicadores são substâncias naturais ou sintéticas cuja cor na presença de uma solução ácida, neutra ou básica é alterada. Os indicadores mais utilizados são a tintura azul tornesol e a fenolftaleína.

A fenolftaleína na presença de:

- Soluções Ácidas não sofre alterações;

- Soluções Neutras não sofre alterações;

- Soluções Básicas torna-se carmim.

A tintura azul tornesol na presença de:

- Soluções Ácidas torna-se vermelha;

- Soluções Neutras torna-se azul arroxeada;

- Soluções Básicas não sofre alterações.

Escala de pH

Para se medir o pH utiliza-se a fita de papel indicador (medição sem rigor) ou com aparelhos medidores de pH (valores rigorosos).

Fig. 4 - Fita de Papel Indicador

Fig. 5 - Aparelho Medidor de pH

 

Reações de Combustão

As Reações de Combustão são uma reação química entre um combustível (substância que arde) e um comburente (substância que permite o combustível arder), e é ativada através de uma fonte de ignição.

Fig . 1 - Combustão da madeira

Fig . 2 - Combustão do enxofre

As equações químicas de palavras que traduzem estas Reações de Combustão são:

- Carbono(s)+Oxigénio(g)--fonte de ignição-»Dióxido de Carbono(g) (Fig. 1);

- Enxofre(s)+Oxigénio(g)--fonte de ignição-»Dióxido de Enxofre(g) (Fig. 2)

ou

- Enxofre(s)+Oxigénio(g)--fonte de ignição-»Trióxido de Enxofre(g)

Tipos de Combustão

Combustão Lenta

Uma combustão lenta é uma combustão em que não se forma chama e que é lenta.

Respiração Celular

Açúcar(s)+Oxigénio(g)---»Dióxido de Carbono(g)+Água(g)+Energia

Combustão Viva

Uma combustão viva é uma combustão em que há formação de chama e que é rapida.

Combustão do Magnésio

Magnésio(s)+Oxigénio(g)---»Óxido de Magnésio

Reações de Precipitação

As Reações de Precipitação são um exemplo de transformações químicas. Caracterizam-se pela formação de um precipitado (sólido pouco solúvel) através da junção de soluções aquosas. A substância menos densa é a que precipita (forma o sólido).

Fig. 1 - Exemplo de Reação de Precipitação

Na figura ao lado está um exemplo de uma reação de precipitação (iodeto de chumbo e nitrato de potássio). O iodeto de chumbo (sólido amarelo) e o nitrato de chumbo são o resultado da junção do iodeto de potássio+nitrato de chumbo.
A equação química que descreve esta reação de precipitação é:
Iodeto de Potássio(aq)+Nitrato de Chumbo(aq)---»
---» Iodeto de Chubo(s)+Nitrato de Potássio(aq)









Outros exemplos de Reações de Precipitação são:
- a formação das estalactites e estalagmites em grutas calcárias;
- a formação de recifes de corais;
- etc...

Transformações Químicas

As Transformações Químicas ou Reações Químicas caracterizam-se pela formação de novas substâncias com propriedades diferentes das originais e pela mudança do aspeto de uma substância.

As Reações Químicas podem ser detetadas através:
- da alteração da cor;
- da variação da temperatura;
- da variação do volume;
- da libertação de um gás;
- do aparecimento/desaparecimento de um sólido.

Formas de desencadear uma Reação Química:
- pelo calor;
- pela corrente elétrica;
- pela luz;
- pela fricção ou ação mecânica.

Fig. 1 - Corrosão do carro

O carro (figura ao lado) está coberto por ferrugem (óxido de ferro hidratado que se formou através da exposição do ferro (do carro) ao ar e à humidade. A corrosão é um exemplo de uma transformação química.

Fig. 2 - Combustão da madeira

Esta transformação química (a da figura ao lado) é provocada através do calor. No fim da combustão irão formar-se novas substâncias, nomeadamente as cinzas.





Outros exemplos de transformações químicas são: a respiração celular, combustão do carbono, etc...