Química

Cinética química — velocidade, colisões, fatores e lei da velocidade

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Resumo

Velocidade média: variação da quantidade (concentração, massa, mols) por tempo: v = |Δ[ ]|/Δt. Dividida pelo coeficiente, é a mesma para todas as espécies.

Teoria das colisões. Para reagir, as partículas precisam colidir com orientação adequada e energia ≥ energia de ativação (Ea): colisões efetivas. No topo da barreira forma-se o complexo ativado (estado de transição). Quanto menor a Ea, mais rápida a reação.

Fatores

  • Temperatura: ↑T → mais colisões com energia suficiente → ↑v (regra prática de van't Hoff: +10 °C ≈ dobra a velocidade). Por isso a geladeira conserva alimentos.
  • Concentração dos reagentes (ou pressão, para gases): ↑ → mais colisões → ↑v.
  • Superfície de contato: sólido fragmentado (em pó) reage mais rápido (comprimido efervescente moído; pó de serragem explosivo).
  • Catalisador: cria caminho com menor Ea; não é consumido, não altera ΔH nem o rendimento/equilíbrio (só o atinge mais rápido). Enzimas são catalisadores biológicos. Inibidor retarda.
  • Luz (fotoquímicas) e natureza dos reagentes.

Lei da velocidade: v = k·[A]ᵃ·[B]ᵇ; k depende da temperatura e do catalisador; os expoentes (ordens) são experimentais; só em reações elementares coincidem com os coeficientes. Em mecanismos com várias etapas, a etapa lenta determina a velocidade.

Pegadinha Cebraspe. "O catalisador aumenta a velocidade porque fornece energia às moléculas e torna a reação mais exotérmica" → errado: ele reduz a Ea e não altera ΔH.

Visão geral

Na revelação de impressões, temperatura e umidade aceleram reagentes como ninidrina (câmaras aquecidas e úmidas) e o cianoacrilato (polimerização catalisada pela água e por componentes do resíduo).

Regra

Ver íntegra

Exemplo. v = k[A]²[B]: dobrando [A], v quadruplica; dobrando [B], v dobra; dobrando ambas, v fica 8 vezes maior. Ordem global = 3.

FatorEfeito na velocidadePor quê
↑ TemperaturaAumentaMais moléculas com E ≥ Ea
↑ ConcentraçãoAumentaMais colisões
↑ Superfície de contatoAumentaMais área exposta
CatalisadorAumentaMenor Ea
InibidorDiminuiBloqueia o caminho

Pontos-chave

  • Ordem zero: velocidade independe da concentração daquele reagente.
  • Catalisador acelera igualmente reação direta e inversa.
  • Catálise homogênea (mesma fase) × heterogênea (catalisador sólido, como no conversor catalítico dos carros).
  • A energia de ativação não muda com a temperatura; muda a fração de moléculas que a superam.

Como a banca cobra

  • "Aumentar a temperatura eleva a velocidade da reação" → certo.
  • "O catalisador diminui a energia de ativação e não é consumido" → certo.
  • "Os expoentes da lei da velocidade são sempre iguais aos coeficientes da equação global" → errado.
  • "Reagentes em pó reagem mais lentamente que em pedaços" → errado.
  • "A etapa lenta de um mecanismo determina a velocidade global" → certo.
Referência

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