- Escolha e explique como se dá a velocidade de uma reação química que ocorre em construção civil ou na produção de materiais para construção civil.
Passo 1
O enunciado pede para escolher um exemplo de reação química típica em construção civil (ou na produção de materiais) e explicar como se determina a sua velocidade. O conteúdo envolvido é cinética química, em que definimos a velocidade de reação pelo consumo de reagentes ou formação de produtos ao longo do tempo.
Passo 2
Escolhendo a hidratação do silicato tricálcico (
S), um dos principais constituintes do cimento Portland. A reação global simplificada é
onde “
” é um gel hidratado (“C–S–H”) que dá resistência ao concreto e Ca(OH)₂ é hidróxido de cálcio.
Passo 3
Definimos a velocidade instantânea
dessa reação pela variação temporal da concentração de um dos componentes. Por exemplo, para o silicato tricálcico:
O fator
vem do coeficiente estequiométrico: ao consumirmos 2 mols de
S, dividimos por 2 para ter a velocidade por mol de reação.
Passo 4
Pela lei da ação das massas, para uma reação genérica
a velocidade é
onde
é a constante de velocidade, dependente da temperatura pela equação de Arrhenius
Passo 5
No caso da hidratação de
S, a água está em grande excesso, de modo que
permanece praticamente constante. Então temos uma condição pseudo‐primeira ordem:
com
e normalmente
. Assim a taxa de consumo de
S decai exponencialmente conforme
Passo 6
Na prática, medimos a velocidade de hidratação de cimento por calorimetria (pois a reação libera calor) ou por análise da concentração de Ca(OH)₂ formada. A constante
aumenta com a temperatura (concreto cura mais rápido em dias quentes) e depende da finura do cimento, da relação água/cimento e de aditivos.
Resposta
A hidratação do silicato tricálcico no cimento Portland tem velocidade definida por
onde
. Essa velocidade pode ser monitorada pelo calor liberado ou pela formação de Ca(OH)₂, e depende de temperatura, finura do cimento, relação água/cimento e aditivos.