Experiência: Velocidade das Reações Químicas

Habilidade: Comparar o tempo necessário para que transformações químicas ocorram (rapidez).

Objetivo: 

Estudar os fatores que alteram a velocidade de uma reação química. 

1º Experimento: Superfície de contato

a. Separar 2 copos de béquer. 

b. Adicionar em cada béquer 10 mL de água. 

c. Em um dos copos, adicione uma pastilha inteira de antiácido. 

d. No outro, adicione uma pastilha de antiácido pulverizada. 

e. Observar e anotar no relatório. 

2º Experimento: Temperatura

a. Separar 2 tubos de ensaio. 

b. No tubo 1 adicionar aproximadamente 5 mL de água gelada e no tubo 2, adicionar aproximadamente 5 mL de água quente. 

c. Em seguida, colocar 1 espátula de antiácido em pó em cada um dos tubos. 

d. Observar e anotar no relatório. 

3º Experimento: Catalisador

a. Separar 2 tubos de ensaio. 

b. No tubo 1, colocar com a pipeta graduada 5 mL de água oxigenada (H2O2). 

c. No tubo 2, colocar com a pipeta graduada 5 mL de água oxigenada, em seguida, colocar no tubo, um pedaço de batata crua. 

d. Observar e anotar no relatório.

4º Experimento: Concentração dos reagentes

a. Coloque duas colheres de vinagre em um copo e quatro colheres de vinagre em outro copo. 

b. Adicione a mesma quantidade de água em temperatura ambiente em cada copo. 

c. Ao mesmo tempo, acrescente uma colher de bicarbonato de sódio em cada copo. 

d. Observar e anotar no relatório.

Relatório

1º Experimento

a) Quanto a 1ª experiência, qual foi a diferença observada entre o que ocorreu no tubo 1 em relação ao tubo 2. Justifique. 

b) A superfície de contato provocou  aumento ou diminuição da velocidade da reação?

2º Experimento

a) No tubo 2 da experiência 2 a efervescência foi menor ou maior em relação ao tubo 1?

b) O fator que influenciou essa reação foi a:

(   ) superfície de contato

(   ) temperatura

(   ) catalisador

c) A quantidade mínima de energia necessária para que as moléculas possam reagir chama-se __________

3º Experimento 

a) Na experiência 3 observa-se que a reação no tubo 2 ocorre com menor ou maior velocidade em relação ao tubo 1?

b) Isso se deve a ação do catalisador presente na:

(   ) batata crua

(   ) água oxigenada

4º Experimento

Com relação à experiência 4, responda: 

a) O que está evidenciando a reação? 

b) Em qual tubo é mais intensa a reação? 

c) Qual fator está influenciando a velocidade da reação?

Fonte:

http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br/arquivos/File/deb_nre/quimica/experimento_fatores_cinetica.pdf

https://pt.slideshare.net/blackbirdbr/modelo-de-transformaes-qumicas-rapidez-ou-velocidade-das-reaes

http://experimentoteca.com/biologia/experimento-alterando-velocidade-de-uma-reacao-quimica/

http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/pde/arquivos/616-4

Influências que alteram as reações químicas

Habilidade: Reconhecer e explicar como as variáveis podem modificar a velocidade (rapidez) de uma transformação química. 

Qual é a velocidade em que ocorre uma reação? As reações químicas podem sofrer influências externas, as quais podem alterar também o produto final.

Veja algumas delas: 

Energia de ativação

Essa energia pode ser vista como uma barreira pela qual as moléculas de um composto precisam passar para participar da reação. 

Uma melhor definição

Energia de ativação é a energia mínima necessária para ativar as moléculas, fazendo com que elas colidam de forma efetiva, o que possibilita o início da reação.  

Colisão entre moléculas 

Não é preciso entender muito desse assunto para deduzir que os reagentes precisam entrar em contato para que uma reação aconteça, ou seja, as moléculas precisam colidir umas com as outras. Quando as moléculas participantes de uma reação se chocam, elas se quebram dando abertura para a formação de novas moléculas e, consequentemente, de outras substâncias. 

Concentração de reagentes

Quanto maior a concentração dos reagentes maior será a velocidade da reação. Já sabemos que para uma reação acontecer é necessário que as moléculas se rompam, e quanto maior for o contato entre elas, mais fácil fica de se chocarem. Uma maior concentração de reagentes significa um aumento das colisões entre as moléculas.  

Temperatura

A velocidade da reação aumenta com a temperatura de um sistema, uma vez que aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas. Em nosso cotidiano podemos presenciar esse fato quando estamos cozinhando um alimento e aumentamos o fogo da chama para acelerar o processo.  

Catalisadores

Os catalisadores permitem que a reação tome um caminho alternativo que exige menor energia de ativação, isso faz com que a reação se processe mais rápido. É importante lembrar que um catalisador acelera a reação mais não aumenta o rendimento, ou seja, ele produz a mesma quantidade de produto, mas num período de tempo menor.

Fonte:

https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/reacao-rapida-ou-lenta.htm

Velocidade das Reações Químicas

Habilidade: Reconhecer e explicar como funcionam as variáveis (estado de agregação, temperatura, pressão, concentração e catalisador) que podem modificar a velocidade (rapidez) de uma transformação química.

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.

Por exemplo, quando ocorre um incêndio em uma floresta, que é um meio onde a perda de calor é pequena, a reação libera calor para o meio. Com isso, a temperatura do ambiente aumenta e isso faz com que a reação de combustão ocorra ainda mais rapidamente.  

A panela de pressão também é usada com essa finalidade, pois o aumento da pressão aumenta a temperatura que o líquido entra em ebulição e, consequentemente, mais rápido é o cozimento do alimento.  

Por outro lado, se queremos que uma reação ocorra mais lentamente, podemos diminuir a temperatura. É o caso de colocarmos, por exemplo, carnes no freezer, pois a baixa temperatura faz com que esse alimento decomponha-se mais devagar.

- 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.

Um exemplo é a combustão do carvão. Se colocarmos um pedaço de carvão em brasa dentro de um frasco com oxigênio puro, a reação ocorrerá com uma velocidade muito maior. Isso porque a concentração de um dos reagentes da combustão (o oxigênio) aumentou. Antes, o oxigênio era o presente no ar, que está em uma proporção de cerca de 20%. Dentro do frasco, porém, essa proporção vai para 100%.

- 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.

Um exemplo que confirma isso é se você colocar para reagir com a mesma quantidade de água um comprimido efervescente inteiro e um triturado. Qual terminará de reagir mais rápido? A resposta é o comprimido triturado, pois a sua superfície de contato é bem maior que a do comprimido compacto.

- 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. 

Por exemplo, a água oxigenada decompõe-se com o tempo, mas quando ela é colocada em contato com o sangue de um machucado, essa reação ocorre com uma velocidade muito maior, o que é visto por meio da formação de bolhas.  

Isso acontece porque o sangue possui uma enzima denominada catalase que funciona como catalisadora da reação de decomposição da água oxigenada, ou seja, aumenta sua velocidade.

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.

Fonte:

https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fatores-que-alteram-velocidade-das-reacoes.htm

Velocidade média de uma reação química

A velocidade média de uma reação química pode ser dada através da razão da variação de concentração pelo tempo de reação.  

Acompanhe a fórmula e logo a seguir as explicações.  

Onde: 

Vm = velocidade média (mol/L/s) 

𝚫⦋ ⦌ = variação de concentração (mol/L) 

𝚫 t = variação de tempo (s, min) 

｜｜módulo (resultado tem que ser positivo, a velocidade tem que ser positiva)  

As unidades podem variar.  

Exemplo: 

Observe a transformação do acetileno em benzeno:    

Pode-se calcular a velocidade média (até o processo final) ou parcial. 

Dados:  

[C2H2] (mol)       3,5       2,7       2,0       1,5       0,9  

     t (min)               0         1          2           3          4  

cálculo da velocidade ao final de 4 minutos:

         

cálculo da velocidade entre 1 e 2 minutos:   

Questões:

01. (UECE) Seja a reação: X → Y + Z. A variação na concentração de X em função do tempo é:  

A velocidade média da reação no intervalo de 2 a 5 minutos é:  

a) 0,3 mol/L.min.  

b) 0,1 mol/L.min.  

c) 0,5 mol/L.min.  

d) 1,0 mol/L.min.  

e) 1,5 mol/L.min. 

02. Abaixo temos a representação do processo de decomposição da amônia gasosa:  

2 NH3 → N2 + 3 H2  

A tabela abaixo indica a variação na concentração do reagente em função do tempo:    

Qual será o valor da velocidade média de consumo do reagente nas três primeiras horas de reação?  

a) 4,0 mol.L-1.h-1  

b) 2,0 mol.L-1.h-1  

c) 10 km.h-1  

d) 1,0 mol.L-1.h-1  

e) 2,3 mol.L-1.h-1

Fonte bibliográfica:

https://www.soq.com.br/conteudos/em/cineticaquimica/p1.php

https://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-quimica/exercicios-sobre-velocidade-das-reacoes.htm

https://exercicios.mundoeducacao.bol.uol.com.br/exercicios-quimica/exercicios-sobre-calculo-velocidade-media-uma-reacao.htm

Velocidade das reações químicas

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.

Fonte bibliográfica:

https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm

http://www2.fc.unesp.br/lvq/animations.htm

https://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/exemplo-reacao-decomposicao.htm