Defina cinética química. Cite fatores que afetam a velocidade de uma reação química explicando cada um deles.
Passo 1
O enunciado pede para definirmos o que é cinética química e depois listarmos os fatores que afetam a velocidade de uma reação, explicando cada um deles. Para resolver, vamos primeiro apresentar o conceito geral de cinética química e em seguida detalhar cada fator que altera a rapidez com que reagentes se transformam em produtos.
Passo 2
Cinética química é o ramo da química que estuda a velocidade (ou taxa) das reações e os mecanismos pelos quais elas ocorrem. Em outras palavras, a cinética investiga quão rápido os reagentes são consumidos e como variáveis como temperatura, concentração e outros interferem nessa rapidez.
Passo 3
Concentração dos reagentes
Quanto maior a concentração de uma espécie química, maior a probabilidade de colisões eficazes entre moléculas. Formalmente, muitas reações obedecem à lei de velocidade do tipo
Quanto maior a concentração de uma espécie química, maior a probabilidade de colisões eficazes entre moléculas. Formalmente, muitas reações obedecem à lei de velocidade do tipo
onde
é a velocidade,
a constante cinética e
as ordens de reação em relação a
e
. Aumentar
ou
eleva diretamente
.
Passo 4
Temperatura
A temperatura influencia a energia cinética média das moléculas. Pelo modelo de Arrhenius, a constante varia com
segundo
A temperatura influencia a energia cinética média das moléculas. Pelo modelo de Arrhenius, a constante
onde
é o fator de frequência,
a energia de ativação,
a constante dos gases e
a temperatura (em kelvin). Ao aumentar
, cresce exponencialmente
e, portanto, a reação acelera.
Passo 5
Catalisadores
Um catalisador é uma substância que aumenta a velocidade da reação sem ser consumida. Ele oferece um caminho alternativo com menor . No modelo de Arrhenius isso se reflete em um
maior para a mesma
, pois diminui o termo
.
Um catalisador é uma substância que aumenta a velocidade da reação sem ser consumida. Ele oferece um caminho alternativo com menor
Passo 6
Área de superfície (em sistemas heterogêneos)
Em reações envolvendo sólido e fluido, quanto maior a área de contato do sólido (por exemplo, pó em vez de bloco), maior o número de colisões entre reagentes na interface, resultando em maior velocidade de reação.
Em reações envolvendo sólido e fluido, quanto maior a área de contato do sólido (por exemplo, pó em vez de bloco), maior o número de colisões entre reagentes na interface, resultando em maior velocidade de reação.
Passo 7
Natureza dos reagentes e pressão (para gases)
Ligação química forte ou geometria complexa pode reduzir a frequência de colisões efetivas, tornando a reação mais lenta. No caso de gases, aumentar a pressão equivale a aumentar a concentração, acelerando reações gasosas.
Ligação química forte ou geometria complexa pode reduzir a frequência de colisões efetivas, tornando a reação mais lenta. No caso de gases, aumentar a pressão equivale a aumentar a concentração, acelerando reações gasosas.
Resposta
Cinética química estuda as velocidades das reações e os mecanismos de transformação dos reagentes em produtos. Os principais fatores que afetam essa velocidade são:
(a) Concentração dos reagentes, pois aumenta a probabilidade de colisões.
(b) Temperatura, via equação de Arrhenius, já que eleva a energia cinética e .
(c) Catalisadores, que diminuem a energia de ativação e aumentam .
(d) Área de superfície em sistemas heterogêneos, ao proporcionar mais locais de colisão.
(e) Natureza dos reagentes (força de ligação e complexidade) e, no caso de gases, a pressão, pois afeta a concentração.
(a) Concentração dos reagentes, pois aumenta a probabilidade de colisões.
(b) Temperatura, via equação de Arrhenius, já que eleva a energia cinética e
(c) Catalisadores, que diminuem a energia de ativação e aumentam
(d) Área de superfície em sistemas heterogêneos, ao proporcionar mais locais de colisão.
(e) Natureza dos reagentes (força de ligação e complexidade) e, no caso de gases, a pressão, pois afeta a concentração.