Enunciado
Química - Russel, Quimica Geral - Vol 2- Ed: 1º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 4
Qual é a reação química mais rápida que você pode imaginar? Qual é a mais lenta? Como você desenvolveria experiências para medir a velocidade de cada uma delas?
Passo 1
Primeiramente, vamos pensar na reação mais rápida.
Reações envolvendo combustão estão muito presentes no nosso dia a dia né? E elas ocorrem bem rapidamente. Então é uma boa ideia pensar nessas reações como exemplos de reações mais rápidas.
Alguns exemplos de onde encontramos essas reações no nosso dia a dia são:
Quando ligamos a boca do fogão em casa estamos realizando a combustão de metano (CH4 , gás de cozinha). Quando andamos de carro, estamos realizando a combustão de gasolina (C8H18) ou de etanol (C2H5OH).
Mas como podemos mensurar a velocidade dessas reações em uma experiência?
Bom, como a velocidade da reação depende da velocidade de consumo dos reagentes, podemos encontrar a partir disso.
Usando a combustão que ocorre no fogão por exemplo: CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O
A velocidade da reação vai ser dada pela seguinte relação:
Sendo assim, uma forma de medir a velocidade da reação é utilizando a velocidade de consumo de O2. Se controlarmos a quantidade de O2 que vai para a reação, utilizando uma válvula, por exemplo, nós podemos determinar a variação da concentração de O2 e o tempo que levou a combustão, e com isso achar sua velocidade.
Uma outra maneira seria monitorar a variação de concentração do metano. Assim,
Passo 2
Pensando agora na reação mais lenta.
Existem diversas reações no nosso cotidiano que são lentas, mas seguindo esse raciocínio de combustíveis e combustão, podemos pensar na formação do petróleo (que dá origem a maioria dos combustíveis utilizados, aos quais são denominados combustíveis fósseis). A formação do petróleo se dá no interior rochas sedimentares e demora milhões de anos, para ela ocorrer foi-se necessário um acúmulo de matéria orgânica (carbono), pressões elevadas e microorganismos capazes de realizar a decomposição da matéria orgânica.
Dessa forma, por ser uma reação que levou milhões de anos para ser feita, podemos considerá-la como uma reação muito lenta.
Mas como podemos mensurar a velocidade em que ela ocorre?
Bom, do mesmo jeito que na combustão, podemos pensar na variação da concentração de matéria orgânica que deu origem ao petróleo e também no tempo que isso levou.
Imaginando que simplificadamente a reação de formação do petróleo é:
a Matéria orgânica + b H2O + c O2 Petróleo + gases
∆C petróleo = Cf – Ci
Como no início tínhamos zero de petróleo, Ci = 0.
No final nós podemos mensurar a quantidade de petróleo que tem uma bacia sedimentar, esse recurso é bastante utilizado na área petrolífera para fazer uma estimativa de lucro no processo de extração do petróleo, basicamente eles estudam utilizando imagens 3D do solo para saber se o petróleo presente é suficiente para gerar lucro no processo de extração.
Assim, ∆C = C final
O tempo em que aconteceu a reação também pode ser mensurado, utilizando o método de datação por carbono, por exemplo. Então é possível estimar o tempo que levou para formar aquela quantidade de petróleo.
Tendo o tempo e a variação de concentração, basta aplicar na fórmula:
Resposta
Reação mais rápida: Combustão (utilizando o exemplo da combustão do metano no fogão de cozinha)
Reação mais lenta: Formação do Petróleo