Fatores que alteram a velocidade de uma reação química

Os seguintes fatores podem alterar a velocidade de uma reação química: concentração de reagentes, temperatura, superfície de contato e presença de um catalisador.

A velocidade de uma reação é representada pelo consumo dos reagentes e a formação dos produtos. Nesta aula iremos abordar alguns fatores responsáveis pelo aumento ou a diminuição da velocidade das reações químicas. Fique com a gente pra mandar bem no Enem!

Velocidade de uma reação química

As reações químicas são rearranjos de átomos, onde as quebras das ligações químicas das substâncias irão originar novas ligações e, assim, novas moléculas. Podemos comprovar a sua ocorrência pela liberação de gás, de luz, formação de precipitado, além de mudanças na coloração e na temperatura da reação.

Em uma reação química, para que uma ligação seja rompida, é preciso fornecer energia à reação. Enquanto isso, para formar uma nova ligação, deve-se liberar energia.

Para que uma reação possa ocorrer há a necessidade de contato com orientação adequada entre as moléculas dos reagentes. Além disso, é necessário um mínimo de energia para que, por meio de choques, as ligações das moléculas sejam quebradas e formadas as novas ligações das moléculas dos produtos.

Há também a necessidade de afinidade química entre os reagentes da reação, ou seja, eles precisam reagir entre si para formarem novos produtos. Podemos dizer que quanto maior for a afinidade química entre as substâncias, maior será a velocidade dessa reação.

Por último, quando as moléculas dos reagentes começam a reagir, devem bater umas nas outras, o que provoca a ruptura de suas ligações. Assim, são formadas novas ligações e moléculas. Portanto, quanto maior a quantidade de choques efetivos entre as moléculas, maior será a velocidade dessa reação química.

A energia necessária para que uma reação ocorra é denominada de energia de ativação. Essa energia propicia o choque entre as moléculas dos reagentes, quebrando suas ligações e formando os produtos da reação. Dessa forma, a energia de ativação começa nos reagentes e se estende até a formação do complexo ativado.

Teoria das colisões

A teoria das colisões foi proposta por Max Trauts e William Lewis em 1916 e 1918. Ela explica a rapidez com que ocorrem as reações, baseando-se na colisão efetiva entre as moléculas dos reagentes. Essas moléculas que se separam, ou melhor, se quebram devido aos choques, utilizam a energia de ativação para a formação das novas ligações das moléculas dos produtos.

No momento da colisão, as ligações dos reagentes são quebradas para que novas ligações sejam formadas, resultando nos produtos da reação. Entre o processo de quebras das ligações dos reagentes e a formação de novas ligações, surge uma estrutura de transição intermediária entre os reagentes e os produtos. Essa estrutura é denominada complexo ativado, e é ela que permite que a reação continue seu caminho.

Portanto, podemos dizer que quanto mais colisões efetivas ocorrem, maior será a velocidade da reação.

Gráfico da velocidade de uma reação
Figura 1: Gráfico relacionando a energia com o caminho da reação. Fonte da imagem: alunosonline.uol.com.br

O gráfico acima que relaciona a energia com o caminho da reação. Podemos ver a formação do complexo ativado, que representa o ponto mais alto do gráfico, e a energia de ativação. Esse gráfico representa uma reação exotérmica, pois libera calor para o ambiente. Além disso, a energia presente nos reagentes é maior que a energia dos produtos, ocorrendo uma sobra de energia na reação, que será liberada na forma de calor.

Fatores que alteram a velocidade de uma reação

Alguns fatores podem alterar a velocidade de uma reação química como a concentração, a temperatura, a superfície de contato e a presença de um catalisador.

Temperatura

Aumentando a temperatura, há um aumento do estado de agitação das moléculas, com maiores probabilidades de colisão entre elas. Isso contribui para o aumento da velocidade da reação.

Como exemplo podemos citar o uso da geladeira. Guardamos os alimentos na geladeira com a finalidade de retardar seu apodrecimento por meio da diminuição da velocidade de decomposição dos alimentos.

Concentração dos reagentes

Quando aumentamos a concentração dos reagentes de uma reação, teremos mais moléculas para reagir entre si. Isso promove o aumento do número de choques efetivos entre as moléculas, aumentando, assim, a velocidade da reação química.

Se fizermos ao contrário e diminuirmos a concentração dos reagentes, a probabilidade de choques efetivos entre eles será menor. Dessa forma, ocorre a diminuição da velocidade da reação.

Aumento da pressão

O aumento da pressão também aumenta a velocidade da reação se pelo menos um dos reagentes estiver no estado gasoso. Isso ocorre porque ao comprimir os reagentes, eles se aproximam. Consequentemente, aumenta a taxa de colisão entre eles e são formados mais produtos.

Tamanho da superfície de contato

Quanto maior for a superfície de contato dos reagentes, maior será a probabilidade de contato entre eles, acarretando uma maior velocidade da reação. Vamos citar um exemplo para facilitar a compreensão.

Imagine que você vai dissolver um comprimido inteiro efervescente em um copo com água. Em seguida, imagine dissolver o mesmo comprimido quebrado em vários pedaços em um copo com água. Quem irá se dissolver mais rápido?

O comprimido quebrado se dissolverá mais rapidamente. Isso ocorre porque quanto mais particulado estiverem as moléculas dos reagentes, maior será sua superfície de contato com a água do copo.

Catalisadores

Por fim, a presença de um catalisador nas reações químicas promove a aceleração dessas reações por meio da diminuição da energia de ativação. O catalisador é uma substância que participa da reação, não sendo consumido durante sua participação.

O catalisador entra como reagente em uma etapa da reação química, faz a reação ocorrer mais rápido, e no final é restituído totalmente. Ele realiza um caminho alternativo para a reação, com menor energia de ativação, acelerando a reação, tornando-a mais rápida.

Gráfico de uma reação com e sem catalisador
Figura 2: Gráfico demonstrando a energia de uma reação com e sem a presença de um catalisador. Fonte da imagem: stoodi.com.br

No gráfico acima, podemos observar que a presença do catalisador na reação diminui a energia de ativação.

Também podemos dizer que quanto maior a energia de ativação, mais lenta é a reação, pois aumenta a dificuldade para que a reação ocorra. Enquanto isso, quanto menor for a energia de ativação, mais colisões efetivas irão ocorrer, e a reação se torna mais rápida.

Toda reação que ocorre na presença de um catalisador é denominada de catálise. Os catalisadores são muito empregados nas indústrias para diminuir o tempo de certas reações químicas e tornar esses processos mais viáveis.

Videoaula

Para finalizar seu estudo sobre os fatores que alteram a velocidade de uma reação química, assista a esta videoaula do professor Sobis e, em seguida, resolva os exercícios:

Exercícios:

1- (ENEM-2013)  

Alguns fatores podem alterar a rapidez das reações químicas. A seguir destacam-se três exemplos no contexto da preparação e da conservação de alimentos:

  1. A maioria dos produtos alimentícios se conserva por muito mais tempo quando submetidos à refrigeração. Esse procedimento diminui a rapidez das reações que contribuem para a degradação de certos alimentos.
  2. Um procedimento muito comum utilizado em práticas de culinária é o corte dos alimentos para acelerar o seu cozimento, caso não se tenha uma panela de pressão.
  3. Na preparação de iogurtes, adicionam-se ao leite bactérias produtoras de enzimas que aceleram as reações envolvendo açúcares e proteínas lácteas.

Com base no texto, quais são os fatores que influenciam a rapidez das transformações químicas relacionadas?

a) Temperatura, superfície de contato e concentração.

b) Concentração, superfície de contato e catalisadores.

c) Temperatura, superfície de contato e catalisadores.

d) Superfície de contato, temperatura e concentração.

e) Temperatura, concentração e catalisadores.

2- (Unesp-2012) 

Sobre catalisadores, são feitas as quatro afirmações seguintes.

I – São substâncias que aumentam a velocidade de uma reação.

II – Reduzem a energia de ativação da reação.

III – As reações nas quais atuam não ocorreriam nas suas ausências.

IV – Enzimas são catalisadores biológicos.

Dentre estas afirmações, estão corretas, apenas:

a) I e II.

b) II e III.

c) I, II e III.

d) I, II e IV.

e) II, III e IV.

3- (PUC-Campinas-SP-2009)

A adição de um catalisador numa reação:

a) aumenta a energia de ativação.

b) aumenta a energia do complexo ativado.

c) diminui a energia dos reagentes.

d) diminui a energia de ativação.

e) diminui o valor do ∆H.

Gabarito:

  1. C
  2. D
  3. C

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.