Cinética Química: Velocidade, Fatores e Equilíbrio

Cinética Química e Velocidade de Reação

A cinética química lida com o estudo da velocidade com que as reações químicas ocorrem. A taxa de reação para uma reação homogênea entre gases reagentes ou em solução é definida como a relação entre a variação da concentração, expressa em mol/litro, de um dos reagentes ou produtos e o intervalo de tempo em que essa variação ocorre (velocidade instantânea). A velocidade é a taxa da reação em um dado momento.

Fatores que Afetam a Velocidade

• Teoria das Colisões: Para uma colisão ser eficaz e quebrar as ligações necessárias para produzir a reação, é necessária a energia de ativação.
• Equação da Taxa: É a equação, determinada experimentalmente, usada para prever a dependência da velocidade de uma reação química com as concentrações dos reagentes.
• Natureza dos Reagentes: Reagentes gasosos reagem mais rapidamente do que substâncias em solução, e estas, por sua vez, reagem mais rápido do que os sólidos. Um aumento na pressão total da mistura aumenta a taxa de reação. No caso dos reagentes sólidos, a taxa de reação aumenta com o grau de divisão.
• Temperatura da Reação: A relação entre a taxa de reação e a temperatura foi estabelecida por Arrhenius, em 1889, através da expressão que relaciona a constante de taxa com a temperatura.
• Catalisador: É uma substância que acelera a reação sem ser consumida no processo, atuando, por exemplo, formando um composto intermediário ou adsorvendo reagentes.

Lei de Ação das Massas e Equilíbrio Químico

Lei de Ação das Massas

Lei de Ação das Massas: Afirma que a constante de equilíbrio ($K_c$) é o produto das concentrações dos produtos elevadas aos seus coeficientes estequiométricos, dividido pelo produto das concentrações dos reagentes elevadas aos seus coeficientes estequiométricos.

Constante de Equilíbrio ($K_c$)

O valor da constante de equilíbrio ($K_c$) é específico para cada reação química, independente das concentrações iniciais dos reagentes e produtos, dependendo apenas da temperatura.

Grau de Dissociação e Proporção de Reação

• Grau de Dissociação: Indica a quantidade de um reagente que reagiu. É igual à razão entre a quantidade, expressa em mol, do reagente que reagiu e a quantidade inicial de reagentes.
• Quociente de Reação ($Q$): É calculado da mesma forma que a constante de equilíbrio, mas utiliza as concentrações iniciais dos reagentes e produtos.

Princípio de Le Chatelier

Princípio de Le Chatelier: Quando um sistema em equilíbrio sofre uma alteração na concentração, pressão ou temperatura, o sistema responde atingindo um novo equilíbrio que compensa parcialmente o efeito da modificação. Exemplos de perturbações incluem:

• Adição ou remoção de uma espécie em estado gasoso.
• Adição de um gás inerte, mantendo o volume constante.
• Alterar o volume do sistema.