Quais são os fatores que podem influenciar na velocidade de uma reação?

A velocidade de uma reação pode ser afetada por quatro fatores: a natureza dos reagentes, a concentração dos reagentes, a temperatura e a pressão do sistema. Eles podem atuar aumentando ou diminuindo a velocidade da reação.

Natureza dos Reagentes

Quanto maior o número de ligações a serem rompidas, menor será a velocidade da reação. Por isso, de forma geral, as reações inorgânicas tendem a ser mais rápidas do que as reações orgânicas.

Além disso, quanto maior o estado entrópico dos reagentes, mais rápida será a reação: substâncias no estado gasoso tendem a reagir mais rapidamente do que se estivessem no estado líquido. Pela maior mobilidade das moléculas em estado gasoso, a probabilidade de choques efetivos também será maior. De forma análoga, podemos fazer essa associação para substâncias no estado líquido e no estado sólido.

Para saber mais!

A entropia é uma função de estado que pode ser definida como a medida da desordem do sistema. A entropia de um sistema aumenta em qualquer processo espontâneo (processo em que há a tendência de ocorrer sem ser induzido por uma influência externa). O resfriamento de um metal em temperatura ambiente ou a expansão da um gás de um volume menor para um volume maior são exemplos de processos espontâneos.

Superfície de Contato

Vamos pensar?! Quem oxida primeiro, uma palha de ferro ou um prego?

A superfície de contato é a área de um dos reagentes que está efetivamente exposta aos demais. Em sólidos, quanto maior a superfície de contato, maior será a velocidade de reação. É por isso que a palha de ferro, de mesma massa que o prego, oxida mais rapidamente.

Por isso que a aspirina é comercializada na forma de comprimido: se a tomássemos em forma de pó, poderia causar úlceras estomacais, devido a rápida reação dos componentes do medicamento.

Concentração dos Reagentes

Como a reação química é consequência das colisões efetivas entre reagentes, quando aumentamos a concentração desses, favorecemos as colisões entre eles. Isto fica comprovado uma vez que as leis de velocidade podem ser expressas em termos da variação das concentrações dos reagentes com o decorrer do tempo (Calma! Já já vamos aprender!).

Você Sabia? Você sabia que a madeira que queima ao ar livre (cerca de 21% oxigênio) queimaria muito mais rápido em oxigênio puro?! Para termos uma ideia, se o ar fosse composto totalmente por oxigênio, a velocidade da combustão seria extremamente rápida ao ponto de não sermos capazes de apagar um incêndio em uma floresta.

Temperatura

Na grande maioria das reações, o aumento da temperatura atua no aumento da velocidade da reação. Isso acontece, pois o aumento da temperatura proporciona o aumento da energia cinética das moléculas, favorecendo as colisões efetivas e facilitando a ocorrência da reação.

A geladeira é um ótimo exemplo! Ela faz parte do nosso cotidiano tendo um papel importante na conservação dos alimentos, pois as baixas temperaturas diminuem a velocidade das reações de deterioração.

Pressão

Para a pressão interferir, pelo menos um dos reagentes deve ser gasoso. O aumento da pressão faz com que o volume diminua e, assim, as moléculas fiquem mais próximas umas das outras, aumentando a probabilidade de colisões e, como consequência, a velocidade da reação.

É difícil lembrar?! Não esquece que, para cozinhar o feijão mais rapidamente, utilizamos a panela de pressão!

Catalisadores

A catálise consiste no aumento da velocidade de uma reação devido à participação de substâncias adicionais denominadas catalisadores. Com o emprego destes, é possível diminuir para horas – ou minutos – o tempo de uma reação que, naturalmente, levaria dias (ou mesmo anos!) para acontecer. Atualmente, a grande maioria dos processos na indústria química (refino e beneficiamento de petróleo, produção de plásticos, alimentos, etc.) requer a utilização de catalisadores para sua viabilização econômica e alta produtividade.

Você não precisa ir longe para encontrar catalisadores agindo. No motor dos carros, apenas parte do combustível é transformado em gás carbônico e água, caracterizando uma combustão completa. As moléculas de combustível que se oxidaram parcialmente são tóxicas ao ser humano e ao meio ambiente. É, portanto, essencial a presença de catalisadores no motor para auxiliarem na conversão destes poluentes em substâncias menos nocivas, como gás carbônico, água, nitrogênio e enxofre. Ainda, na biologia, as enzimas são proteínas catalisadoras de diversas reações no organismo e em alimentos.

Conceito

Catalisadores são substâncias que aumentam a velocidade das reações. Eles modificam o mecanismo da reação, diminuindo a energia de ativação da reação. Não participam na formação dos produtos e, portanto, saem intactos ao final do processo, podendo ser reutilizados diversas vezes.

Mecanismo de Funcionamento

Os reagentes se ligam ao catalisador e reagem em sua superfície (ou poros), formando os produtos desejados segundo as reações indicadas na figura, onde X e Y são os reagentes e Z é o produto:

Redução da Energia de Ativação

Conforme citado anteriormente, os catalisadores aumentam a velocidade de reação com a diminuição da energia de ativação. Isto pode ser observado no gráfico abaixo:

Influência no Rendimento e na Entalpia

Os catalisadores apenas aumentam a velocidade das reações, não alterando o equilíbrio entre reagentes e produtos, e, consequentemente, não se forma uma maior quantidade de produtos. Desta maneira, o rendimento não é alterado.

A entalpia de reação, por sua vez, depende apenas das entalpias de formação dos reagentes e produtos, pois indica a variação da energia contida nas moléculas. Assim, observa-se que os catalisadores não influenciam na entalpia de reação.

Para saber mais, veja também:

• Introdução à Cinética Química
• Velocidades de Reação
• Teoria das Colisões
• Energia de Ativação
• Lei da Velocidade
• Reações Elementares e Não-Elementares