VELOCIDADE DAS REAÇÕES QUÍMICAS

Velocidade de uma reação: a rapidez com que os reagentes são consumidos ou a rapidez com que os produtos são formados.


Diferentes reações ocorrem com diferentes velocidades; em algumas, o consumo dos reagentes e a formação dos produtos são tão rápidos que a reação é praticamente instantânea.

Em outros casos, a reação pode demorar meses ou até anos para ocorrer. A fermentação do suco de uva, por exemplo, usado na produção de vinho, pode demorar meses para ser completada.


O exemplo mais simples de uma reação é quando um único reagente se transforma em um único produto. Genericamente, temos:
A ® B
reagente produto

No instante inicial, a concentração ou a quantidade do reagente A é máxima e vai diminuindo com o decorrer do tempo. Já a concentração do produto B, no instante inicial, é igual a zero e vai aumentando com o decorrer do tempo. Normalmente, a concentração é indicada em molL-1 (molaridade), sendo representada por um colchete ([]) contendo a fórmula da substância. Podemos representar, em gráficos separados ou em um único gráfico, as variações ocorridas na concentração dos participantes das reações em função do tempo:



Observando os gráficos, verificamos que, no tempo t, o reagente A foi totalmente consumido; logo, a reação terminou. Nesse mesmo tempo t, a concentração do produto B formado é máxima.

DETERMINACAO DA VELOCIDADE MÉDIA DE UMA REAÇAO

A velocidade média de uma reação química pode ser expressa pela razão entre a variação da concentração de um dos reagentes ou de um dos produtos e o intervalo de tempo no qual ocorreu essa variação:


Além da molaridade, as variações das quantidades de reagentes e produtos podem ser expressas em massa, volume (gases), número de mols etc., enquanto o tempo pode ser expresso em hora, minuto e segundo. Quando a concentração de reagentes e produtos for expressa em molaridade, a expressão da velocidade média será dada por:

Vm = D[ ]/ D t

onde: D t = intervalo de tempo ocorre a varição da concentração, ou seja:
D t = (tfinal – tinicial)
D [ ] = [final] – [inicial]

Ao calcularmos o D [reagentes], notamos que ele apresenta um valor menor do que zero, ou seja, tem valor negativo, pois a concentração final é menor do que a inicial. Para evitarmos trabalhar com valores negativos, usamos -P[reagentes] na expressão da velocidade média dos reagentes. Logo, a velocidade média de consumo dos reagentes é calculada por:


Vm dos reagentes = - D [reagentes]/ D t


Assim, a velocidade média pode ser expressa por: Vamos aplicar esses conceitos estudando a decomposição da água oxigenada, como exemplo.


Vm dos reagentes = - D [reagentes]/ D t ou

Vm dos produtos = D [produtos]/ D t


Exemplo - Decomposição da água oxigenada. A água oxigenada (H202) se decompõe, produzindo água (H20) e gás oxigênio (O2), de acordo com a equação:

2 H2O2(aq) ® 2 H2O(1) + 1 02(g)

O gráfico a seguir foi construído a partir de dados obtidos num determinado experimento.

[H2O2]=mol/L

Aplicando a equação, temos:

Vm = - D [H2O2]/ D t

Vamos determinar a velocidade média nos três trechos:

I – Vm = -(-0,3)/10 =0,03 mol/L.min

II – Vm = -(-0,2)/10 =0,02 mol/L.min

III – Vm = -(-0,1)/10 =0,01 mol/L.min

Analisando os valores das velocidades médias de consumo do H202, podemos perceber que elas não são constantes e que o seu valor máximo é encontrado no início da reação. Esse fato permite concluir que a velocidade média diminui de acordo com a diminuição da concentração. A partir desse gráfico também podemos construir outro, representando a formação dos produtos (H20 e 02). Para isso, devemos conhecer a proporção estequiométrica da reação:

2 H202(aq) ® 2 H20 + 02
proporção: 2 mols 2 mols 1 mol

Representação gráfica das concentrações molares do H20 e do 02 , em função do tempo.


Podemos determinar, também, as velocidades médias de formação da água (H20 ) e do gás oxigênio (02) num determinado intervalo de tempo (0 10 mm).

Formação da H20:
Vm = 0,3/10 Þ Vm H20 = 0,03 mol/L.min

Formação da O2:
Vm = 0,15/10 Þ Vm O2 = 0,015 mol/L.min

Observando, então, as velocidades médias dos participantes da reação no intervalo de 0 a 10 min, temos os seguintes dados:

Vm de consumo de H2 O2: = 0,03 mol/L.min
Vm de formação de H20: = 0,03 mol/L.min
Vm de formação de O2: = 0,015 mol/L.min

Notamos que esses valores apresentam entre si uma proporção igual à proporção estequiométrica, isto é, 2 : 2: 1. Dividindo as velocidades médias encontradas pelos respectivos coeficientes estequiométricos, encontraremos sempre o mesmo valor, que será considerado o valor da velocidade média da reação:

Vm reação = (Vm H202 /2) = (Vm H20 /2) = (Vm O2 /2) = 0,015 mol/L.min

Genericamente, para a reação dada:
aA + bB ® cC
temos:
Vm reação = (Vm A /a) = (Vm B /b) = (Vm C /c)



Voltar
Página inicial


Página produzida por um grupo de alunos do curso de Cinética Química da Faculdade de Engenharia Química de Lorena