Porque o aumento da temperatura provoca o aumento da velocidade de uma reação química?

(1) Verdadeira. (2) Verdadeira. (3) Falsa. Para produzir uma reação, a colisão deve sim ter orientação adequada, mas também deve ter energia suficiente. (4) Falsa. A energia mínima para uma colisão efetiva é denominada energia da ativação, e não energia de reação.

(5) Falsa. A diferença energética entre produtos e reagentes é denominada entalpia da reação

Química, 15.08.2019 00:35, alexandre704

Em um recipiente, está contida uma mistura de 5,6g de n2(g) com 6,4g de o2(g). a pressão total da mistura é de 2,5 atm. nessas condições, a pressão parcial do n2 na mistura é de: dados: n= 14 u; o= 16 u; a) 0,2/0,4. 2,5 atm b) 0,4/0,2. 2,5 atm c) 0,2. 2,5 atm d) 0,4. 2,5 atm e) (0,2 + 0,4). 2,5 atm

Respostas:

Nos estudos da Cinética Química, são apontados diversos fatores que influenciam a velocidade das reações, tais como a variação da concentração dos reagentes, a superfície de contato e o uso de catalisadores. Neste artigo, falaremos de outro fator: a temperatura.

A temperatura é a medida de agitação térmica das partículas que constituem uma substância, sendo, portanto, diretamente proporcional à energia cinética delas. Isso significa que quanto maior a agitação das partículas, maior será a temperatura e vice-versa.

Assim, quando aumentamos a temperatura do meio, aumenta-se a energia cinética média das partículas envolvidas na reação e, com isso, há um maior número de colisões entre elas. Conforme explicado pela teoria das colisões, para que uma reação ocorra,as partículas (moléculas, átomos, íons etc.) dos reagentes devem colidir entre si. Mas essa colisão deve ser efetiva, ou seja, deve ser feita em uma orientação adequada e com energia suficiente.

Desse modo, com um maior número de colisões, a probabilidade de ocorrerem colisões efetivas é maior e, consequentemente, a reação química ocorre mais rapidamente. Podemos, então, chegar à seguinte conclusão:

Em geral, as reações químicas ocorrem com uma velocidade maior com o aumento da temperatura.

Por exemplo, imagine que coloquemos dois comprimidos efervescentes em dois copos com água. O primeiro possui água gelada, enquanto o segundo copo possui água mais quente. Qual demorará mais para reagir? O primeiro copo, pois a temperatura da água está menor.

Sabendo disso, muitas reações podem ser aceleradas se aumentarmos a temperatura do meio. Um exemplo ocorre quando usamos uma panela de pressão. Seu sistema de funcionamento consiste basicamente em aumentar a pressão exercida sobre o líquido para dificultar que as moléculas de água passem para o estado de vapor, ou seja, que a água entre em ebulição. Com isso, as moléculas da água precisarão de mais energia (vinda do fogo) para conseguirem entrar em ebulição.

Em outras palavras, em vez de a água começar a ferver em temperaturas próximas de 100ºC (temperatura de ebulição da água em pressão atmosférica de 1 atm), ela entrará em ebulição em temperaturas maiores. Assim, o aumento da temperatura favorece o cozimento do alimento, que fica pronto mais rápido (Para mais detalhes, leia o texto Funcionamento da panela de pressão).

Por outro lado, é possível também diminuir a temperatura para que reações indesejáveis ocorram com menor velocidade. Por exemplo, quando colocamos os alimentos no freezer ou na geladeira, a intenção é que a reação de decomposição ocorra mais lentamente.

O primeiro cientista que estudou a influência da temperatura na velocidade das reações foi Jacobus Henricus Van't Hoff (1852-1911). Ele criou a regra de Van’t Hoff, que afirma que um aumento de 10ºC faz com que a velocidade da reação dobre.

Se uma reação química está ocorrendo a uma velocidade V a 25ºC, por exemplo, um aumento na temperatura para 50ºC provoca um aumento na velocidade da reação para 2 V, e assim sucessivamente. 

Videoaula relacionada:

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

Alguns dos fatores que interferem na velocidade das reações são:

* Temperatura: um aumento na temperatura provoca um aumento na velocidade das reações químicas, sejam elas endotérmicas ou exotérmicas, pois isso faz com que se atinja mais rápido o complexo ativado;

* Concentração:um aumento na concentração dos reagentes acelera a reação, pois haverá um maior número de partículas dos reagentes por unidade de volume, aumentando a probabilidade de ocorrerem colisões efetivas entre elas;

* Pressão: Esse fator interfere unicamente em sistemas gasosos. O aumento da pressão aumenta também a rapidez da reação, pois deixa as partículas dos reagentes em maior contato;

* Superfície de contato: Quanto maior a superfície de contato, maior a velocidade com que a reação se processa, pois, conforme explicado nos dois últimos itens, a reação depende do contato entre as substâncias reagentes;

* Catalisador:O uso de catalisadores específicos para determinadas reações pode acelerá-las. Essas substâncias não participam da reação em si, pois são totalmente regeneradas ao final dela.

Além desses fatores principais, a natureza dos reagentes e fatores externos como luz e eletricidade podem influenciar a velocidade de certas reações químicas. A natureza do reagente interfere porque quanto maior for o número de ligações dos reagentes que precisam ser rompidas para que a reação ocorra e também quanto mais fortes elas forem, mais lenta será a reação.

Já a luz influencia em reações fotoquímicas, em que há algum reagente fotoquimicamente ativo. Um exemplo é a fotossíntese, que não ocorre sem as radiações luminosas captadas pela clorofila das plantas — o pigmento responsável pela cor verde.

Outro exemplo é a decomposição da água oxigenada, que ocorre com maior rapidez se houver luz. É por isso que os frascos que contêm esse produto são sempre escuros ou opacos, impedindo a entrada de luminosidade.

A velocidade média de uma reação química é determinada em função dos reagentes ou em função dos produtos. Basta usar a seguinte fórmula:

Vm = variação da concentração do reagente ou do produto
                              intervalo de tempo

Vm = ?[reagente ou produto]
                       ?t

ou

Vm = [final - inicial]
         (tfinal - tinicial)

Se fizermos em relação a um reagente, teremos que acrescentar o sinal negativo na fórmula, pois, visto que os reagentes são consumidos durante o processo, a sua concentração final é menor que a inicial, por isso o resultado daria negativo.

Veja mais detalhes de como aplicar essas fórmulas no texto Cálculo da Velocidade Média de uma Reação.

No cotidiano podemos ver inúmeras situações em que a temperatura certamente influencia na rapidez com que as reações químicas se processam. Por exemplo, quando colocamos o feijão para cozinhar na panela de pressão, o aumento da pressão provoca o aumento da temperatura de ebulição do líquido. Assim, a reação (cozimento) ocorre com uma maior velocidade. O contrário acontece ao colocarmos os alimentos na geladeira, pois uma diminuição da temperatura faz com que a decomposição dos alimentos por microrganismos se dê de forma mais lenta.

Mas por que o aumento de temperatura aumenta a reatividade da substância?

Isso ocorre porque a temperatura é uma medida da agitação térmica das partículas que compõem uma substância. Isso significa que se aumentarmos a temperatura, a agitação das moléculas também aumentará; e o contrário também é verdadeiro: com a diminuição da temperatura, a agitação das moléculas também diminuirá.

Um aumento na agitação das moléculas faz com que elas se movimentem mais rapidamente, aumentando a probabilidade de se colidirem* de forma efetiva e com maior frequência. Como resultado, os reagentes atingirão mais rapidamente o complexo ativado que é o estado intermediário entre os reagentes e os produtos de uma reação.

Resumidamente, temos:

Isso pode ser visualizado por meio de um gráfico que relaciona a quantidade de uma fração de partículas dos reagentes (é apenas uma fração porque as energias cinéticas de todas as partículas não são iguais) em relação à energia cinética média dessas partículas, em uma determinada temperatura. Abaixo temos dois gráficos: o primeiro estabelece essa relação na reação em uma temperatura T1. Já nos segundo, observe o que ocorre quando temos uma temperatura (T2) mais elevada:

Observe que, com o aumento da temperatura, ocorre um aumento da energia cinética média das moléculas, havendo uma distribuição dessa energia. Isso faz com que haja mais moléculas com energia suficiente para reagir, o que acarreta no aumento da velocidade da reação.

O primeiro cientista que estudou essa influência da temperatura sobre a velocidade das reações foi Jacobus Vant’t Hoff, no final do século XIX. Ele chegou por meio de seus estudos à seguinte regra:

Considere uma reação que ocorre com uma velocidade V à temperatura de 5 ºC. Se aumentarmos 10ºC, indo para 15 ºC, a velocidade da reação passará a ser de 2V e assim sucessivamente.

No entanto, essa regra não se aplica a todas as reações. Por exemplo, uma exceção está demonstrada abaixo:

2 HI(g) →  H2(g) + I2(g)

Se inicialmente tivermos essa reação ocorrendo a uma temperatura de 300ºC e elevarmos a temperatura para 500ºC, verificaremos um aumento na velocidade da reação de aproximadamente 25 mil vezes.

* Para um melhor entendimento sobre por que a colisão entre as partículas de uma substância é uma condição necessária para a ocorrência de uma reação, leia o texto “Teoria das colisões”.

Porque o aumento da temperatura aumenta a velocidade de uma reação?

Como a temperatura afeta a velocidade de uma reação química?

Quais os fatores que aumentam a velocidade de uma reação química?

O que aumenta a velocidade de uma reação?