Introdução

No presente trabalho abordaremos sobre os os factores que influenciam a velocidade de uma reacção, assim sendo começamos por dizer que a termodinâmica nos informa a direcção e a extensão de uma mudança química, porém não indica como, nem a que velocidade, a reacção se processa.

A velocidade de uma reacção deve ser entendida como a mudança da concentração de um reagente ou produto dividida pelo intervalo de tempo no qual a mudança ocorre. Muitos factores influem na velocidade de uma determinada reacção, entre eles: a temperatura dos reagentes, a concentração, a presença de catalisadores e a extensão da superfície de contacto entre os reagentes.

Conceito de velocidade de uma reacção química

A velocidade das reacções químicas é uma área estudada pela Cinética Química. Esse estudo é importante porque é possível encontrar meios de controlar o tempo de desenvolvimento das reacções, tornando-as mais lentas ou mais rápidas, conforme a necessidade.

Alguns dos factores que interferem na velocidade das reacções são:

Temperatura: A velocidade das reacções químicas aumenta rapidamente com a elevação da temperatura; em regra, a velocidade de uma reacção, nas proximidades da temperatura ambiente, duplica com a elevação de 10 o C. Com o aumento da temperatura, aumenta-se a Energia Cinética e, consequentemente, o número de colisões entre as partículas.

Concentração: A velocidade de uma reacção, geralmente, depende da concentração dos reagentes, pois quanto maior a quantidade de soluto por volume da solução, maior o número de colisões entre as partículas.

Catalisador: É uma substância que aumenta a velocidade de uma reacção sem ser consumida; depois que cessa a reacção, ela pode ser recuperada da mistura reaccional quimicamente inalterada. Sua presença é indicada escrevendo-se seu nome ou fórmula sobre a seta.

Superfície de Contato: Quanto menor forem as dimensões das partículas dos materiais reagentes, maior será a área superficial total exposta, o que permite um melhor contacto a qualquer instante, resultando em reacções mais rápidas.

A rapidez das reacções Químicas

As reacções químicas ocorrem o tempo todo no nosso dia-a-dia, seja em nosso próprio corpo, como a digestão e a respiração, ou em outros eventos que ocorrem ao nosso redor, caso da formação de ferrugem e da queima de combustíveis. Assim como esses exemplos, podemos encontrar uma infinidade de reacções químicas presentes em nosso quotidiano que se processam com velocidades diferentes e, por isso, é fundamental o estudo da rapidez com que essas transformações acontecem.

Reacções rápidas

Uma reacção química é considerada rápida quando apresenta grande consumo de seus reagentes em um curto intervalo de tempo e, consequentemente, uma rápida formação de produtos. Muitas vezes, é importante que uma reacção química seja rápida como, por exemplo, no momento da batida de um carro. Para esse evento, é fundamental que o airbag seja accionado instantaneamente. Mas como é possível que o airbag seja inflado no momento da colisão? É que dentro do airbag existe um dispositivo que produz uma faísca necessária para que ocorra a seguinte reacção:

6 NaN3 (ℓ) + Fe2 O3 (s) → faísca → 3 Na2 O (s) + 2 Fe (s) + 9 N2 (g)

A reacção produz uma grande quantidade de gás nitrogénio (N2 ), fazendo com que a bolsa plástica aumente rapidamente de volume, criando um anteparo macio para o motorista e/ou para os passageiros, prevenindo assim, lesões graves na cabeça e no tórax.

Reacções lentas

As reacções lentas são aquelas em que, como o nome sugere, os reagentes combinam-se lentamente e ocorrem em longos períodos de tempo. Um dos mais sérios problemas ambientais, o crescimento do volume de lixo doméstico, é causado pela lenta reacção de degradação de alguns materiais encontrados no lixo.

Tabela 1: Tempo de degradação de alguns materiais encontrados no lixo dos grandes centros urbanos:

Material	Tempo de degradação
Pano	6 a 12 meses
Plástico	50 a 450 anos
Metais	200 Anos
Papel	3 a 6 meses
Vidro	400 000 Anos
Madeira pintada	15 Anos
Filtro de cigarro	5 Anos

Quantidade de substâncias X tempo de reacção

Antes que uma reacção química tenha início, a quantidade de reagentes é máxima e a quantidade de produtos é zero. À medida que a reacção se desenvolve, os reagentes vão sendo consumidos e, portanto, a quantidade de reagentes vai diminuindo até se tornar mínima (ou eventualmente zero). Ao mesmo tempo, os produtos vão sendo formados. Logo, a quantidade de produtos, que no início é baixa, começa a aumentar, até que no final da reacção, torna-se máxima.

Velocidade média

A velocidade média (vm) é calculada em função de uma das substâncias participantes da reacção. É a razão entre a quantidade consumida ou produzida da substância (∆quantidade) e o intervalo de tempo (∆t) em que a reacção ocorreu.

Vamos voltar ao exemplo da reacção de decomposição do pentóxido de dinitrogênio:

Como explicado anteriormente, podemos calcular tanto a velocidade média de consumo de pentóxido de dinitrogênio (N 2O5), como a velocidade de formação do dióxido de nitrogênio (NO2) ou do oxigénio (O2). Calcularemos a velocidade média de consumo do pentóxido de dinitrogênio (N 2O5), usando os valores encontrados na Tabela 2. Ela será a razão entre a variação da concentração em quantidade de matéria (em mol/L) e o intervalo de tempo (em minutos) no qual essa variação ocorre.

Por exemplo, no intervalo de 0 a 5 minutos, a velocidade média de decomposição será:

Note que o valor numérico da variação da concentração é precedido de sinal negativo (-0,8), o que indica que o pentóxido de dinitrogênio está sendo consumido, ou seja, a concentração dos reagentes no estado final é sempre menor que aquela no estado inicial. Normalmente, procura-se expressar a velocidade média de uma reação com valores positivos. Então, considera-se a variação de quantidade de reagente em módulo, evitando-se assim valores negativos para o resultado final. Seguindo raciocínio semelhante, podemos calcular a velocidade média de consumo no intervalo de 5 a 10 minutos:

Comparando a Vm referente ao intervalo 0 a 5 min com a Vm do intervalo 5 e 10 é possível comprovar que a velocidade média diminui com o tempo de reacção. Esse comportamento pode ser observado em todas as reacções químicas, ou seja, à medida que os reagentes são consumidos, a reacção torna-se mais lenta. Mas a velocidade de uma reacção química pode ser influenciada por diversos factores.

Factores que influenciam na velocidade de uma reacção

A velocidade das reacções químicas depende de vários factores, como: ƒ a temperatura em que reacção ocorre, ƒ a concentração dos reagentes, ƒ a superfície de contato, ƒ a participação de catalisadores, ƒ a presença de luz e a electricidade. Vamos analisar cada um deles separadamente? Então, começaremos com a influência da temperatura.

O gás oxigénio, por exemplo, pode ser obtido pela reacção de decomposição da água oxigenada (H2 O2). Essa reacção é lenta, no entanto, a adição de dióxido de manganês (MnO2), como catalisador, permite que ela se processe com maior rapidez.

Electricidade como um dos factores

Os últimos fator que vamos analisar dentre aqueles que podem influenciar a velocidade de uma reação química são a electricidade. Em alguns casos, faíscas eléctricas energizam sistemas gasosos, gerando energia de activação que, por sua vez, permite aceleração da reacção. Um bom exemplo desse fenómeno é as centelhas eléctricas, geradas pelas velas dos veículos automotores que permitem o desencadeamento da reacção de explosão da mistura ar e gasolina. São faíscas eléctricas que também desencadeiam as reacções que permitem que os air-bags dos veículos sejam inflados pela expansão do nitrogénio liberado no processo, lembra conforme dissemos no princípio.

Conclusão

Chegamos a conclusão que os factores que influenciam a velocidade de uma reacção química, além de ser muito importante em termos industriais, também estão muito relacionados ao nosso dia-a-dia, quando, por exemplo, guardamos alimentos na geladeira para retardar sua decomposição. Algumas reacções químicas são extremamente rápidas a exemplo da combustão hidrogénio, usado como combustível de foguetes ou a explosão da dinamite em fracções de segundo ou, ainda, a reacção química praticamente instantânea que produz os gases que inflama os airbags dos carros durante uma colisão.

Existem outras reacções, todavia, que demoram meses e até anos para se processarem, como é o caso, por exemplo, da fermentação do suco de uva usado na produção do vinho (que pode demorar meses para se processar) ou a formação do petróleo por milhões de anos. Quando se eleva a temperatura, aumenta-se a agitação das moléculas que compõem a substância, logo, essas moléculas mais agitadas conseguem mais facilmente formar novas substâncias. Por isso, o aumento da temperatura aumenta a velocidade das reacções químicas. Muitas vezes quando se deseja acelerar uma reacção são empregadas substâncias denominadas catalisadores, que conseguem acelerar as reacções, fazendo com que as moléculas reagentes formem novas substâncias com maior facilidade.

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