1. 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 ( C_{3}S), um dos principais constituintes do cimento Portland. A reação global simplificada é
2\,\text{C}_3\text{S} + 6\,\text{H}_2\text{O} \;\longrightarrow\; \text{C}_3\text{S}_2\text{H}_3 + 3\,\text{Ca(OH)}_2
onde “ C_{3} S_{2} H_{3}” 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 v dessa reação pela variação temporal da concentração de um dos componentes. Por exemplo, para o silicato tricálcico:
v \;=\; -\frac{1}{2}\,\frac{\mathrm{d}[\text{C}_3\text{S}]}{\mathrm{d}t}
O fator \tfrac12 vem do coeficiente estequiométrico: ao consumirmos 2 mols de C_{3}S, dividimos por 2 para ter a velocidade por mol de reação.

Passo 4

Pela lei da ação das massas, para uma reação genérica
aA + bB \longrightarrow \dots
a velocidade é
v = k(T)\,[A]^a\,[B]^b
onde k(T) é a constante de velocidade, dependente da temperatura pela equação de Arrhenius
k(T) = A\,e^{-E_a/(R\,T)}.

Passo 5

No caso da hidratação de C_{3}S, a água está em grande excesso, de modo que [\text{H}_2\text{O}] permanece praticamente constante. Então temos uma condição pseudo‐primeira ordem:
v \approx k'\,[\text{C}_3\text{S}]^n,
com k'=k\,[\text{H}_2\text{O}]^6 e normalmente n\approx1. Assim a taxa de consumo de C_{3}S decai exponencialmente conforme
[\text{C}_3\text{S}](t) = [\text{C}_3\text{S}]_0 \,e^{-k'\,t}.

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 k' 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
v = -\frac{1}{2}\,\frac{\mathrm{d}[\text{C}_3\text{S}]}{\mathrm{d}t} \approx k'\,[\text{C}_3\text{S}]^1,
onde k'=A\,e^{-E_a/(R\,T)}\,[\text{H}_2\text{O}]^6. 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.

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