REAÇÕES QUÍMICAS

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MATERIAL DIDÁTICO
UNIDADE II: REAÇÕES QUÍMICAS
1. Moléculas e Compostos Moleculares:
Moléculas são reuniões de dois ou mais átomos ligados entre si.
2 Al(s) + 3 Br2(l) Al2Br6(s)
alumínio
(2 átomos)
bromo
(6 átomos)
brometo
 de alumínio
(1 molécula)
Muitos elementos são encontrados na natureza na forma molecular, isto é, dois ou mais átomos do mesmo tipo estão ligados entre si. Por exemplo, o oxigênio, encontrado normalmente no ar, compõe-se de moléculas que contêm dois átomos de oxigênio (O2). 
O índice inferior na fórmula nos diz que dois átomos de oxigênio estão presentes em cada molécula. O oxigênio também existe em outra forma molecular conhecida como ozônio. Moléculas de ozônio são constituídas de três átomos de oxigênio, logo sua fórmula é O3. 
Ainda que oxigênio (O2) “normal” e ozônio sejam ambos compostos formados apenas por átomos de oxigênio, exibem propriedades químicas e físicas bem diferentes. Por exemplo, O2 é essencial para a vida, mas O3 é tóxico; O2 é inodoro, enquanto O3 tem cheiro pungente (que causa aflição, sufocante) pronunciado.
•Fórmulas:
As fórmulas indicam quais são as substâncias que participam da reação química. Cada molécula tem uma fórmula química.
Exemplo: H2O, H2SO4, HCl, NaOH...
A fórmula molecular descreve a composição das moléculas, ou seja:
	
C5H6N2O2 – fórmula da timina
	cinco átomos de carbono 
	
	seis átomos de hidrogênio
	
	dois átomos de nitrogênio
	
	dois átomos de oxigênio
	
C9H8O4 – fórmula da aspirina
	nove átomos de carbono 
	
	oito átomos de hidrogênio
	
	quatro átomos de oxigênio
A fórmula química indica:
– quais átomos são encontrados na molécula e
– em qual proporção eles são encontrados.
2. Definição de Reações Químicas:
Uma reação química é o processo da mudança química, isto é, a conversão de uma ou mais substâncias em outras substâncias. 
Os materiais iniciais são chamados de reagentes. As substâncias formadas são chamadas de produtos. 
PRODUTOS
REAGENTES
REAÇÃO
QUÍMICA
As reações químicas podem juntar duas moléculas para construir uma maior, quebrar uma molécula para produzir duas menores ou, por troca de átomos, constituir duas novas moléculas.
Nas reações químicas, as ligações químicas são criadas ou rompidas. É possível usarmos critérios quantitativos e qualitativos para detectarmos esta mudança. Esses fatos podem ser identificados como: formação de produtos gasosos; formação de precipitado; mudança de cor; mudança de odor.
3. Representação das Reações Químicas:
 Uma reação química é representada da seguinte forma:
REAGENTES PRODUTOS 
Sódio, por exemplo, é um metal mole e brilhante, que reage vigorosamente com água. Quando uma pequena quantidade do metal sódio é colocada em um recipiente com água, ocorre uma reação violenta, com formação rápida de gás hidrogênio e de hidróxido de sódio que permanece em solução. 
Poderíamos descrever essa reação em palavras:
sódio + água hidróxido de sódio + hidrogênio
Poderíamos resumir essa declaração usando fórmulas químicas:
Na + H2O NaOH + H2
4. Equações Químicas:
As equações químicas são representações gráficas de reações químicas do ponto de vista
qualitativo e quantitativo, através da utilização de formulas químicas.
A equação:
4Fe + 3O2 2Fe2O3
significa que seis moléculas de Oxigênio estão reagindo com quatro moléculas de Ferro para formarOxido de Ferro III. 
Nas equações químicas também é costume colocar uma flecha com duplo sentido indicandoum equilíbrio dinâmico, em que certo número de moléculas segue certo rumo da flecha, enquanto um número proporcional ruma para o lado oposto; isto implica que a reação atingiu oequilíbrio e não que ela tenha acabado. A flecha dupla também serve para informar que uma reação é reversível.
N2 + 3H2 2NH3
C(s) + O2(g) CO2(g)
Entre parênteses costumam ser colocados os estados físicos das substâncias, ou seja,
(s) = sólido, (l) = líquido e (g) = gás.
IMPORTANTE: o número de átomos de cada elemento deve ser igual nos dois lados daequação química, ou seja:
nº total de átomos dos reagentes = nº total de átomos dos produtos. 
H2 + Cl2 2HCl
4.1. Substâncias Puras Simples e Compostas:
 Substância formada por umou mais átomos de um mesmo elemento químico é classificada como substância pura simples ou,simplesmente, substância simples.
Exemplo: Gás Helio (He), gás oxigênio (O2), gás ozônio (O3), gás hidrogênio (H2), grafite (C), gásnitrogênio (N2), etc.
Quando determinada substância é formada por dois ou mais elementosquímicos, ela é classificada como substância pura composta ou, simplesmente, substância composta.
Exemplo: Água (H2O), gás carbônico (CO2), amônia (NH3), ácido sulfúrico (H2SO4), etc.
5. Classificação quanto aos Tipos de Reações:
As reações químicas podem ser classificadas segundo vários critérios. Por exemplo: 
- quando uma reação libera calor, nós a chamamos de exotérmica. É o caso da queima do carvão:
C + O2 → CO2 + calor
- quando uma reação absorve calor para se processar, nós a chamamos de endotérmica. É o caso da reação:
N2 + O2 + calor → 2 NO
Existem vários critérios para classificar reações químicas, iremos citar apenas quatro tipos de reações que relacionam o número de substâncias que reagem e o número de substâncias produzidas. 
Para melhor exemplificá-las iremos utilizar as letras: A, B, C, D.
- Reações de Síntese ou Adição:
As reações de síntese ou adição são aquelas em queduas ou mais substâncias se juntam formando uma única substância mais complexa. 
Representando genericamente os reagentes por A e B, uma reação de síntese pode ser escrita como:
A + B AB
Exemplos:
Fe + S FeS
2H2 + O2 2 H2O
H2O + CO2 H2CO3
Perceba nos exemplos que os reagentes não precisam ser necessariamente substâncias simples (Fe, S, H2, O2), podendo também ser substâncias compostas (CO2, H2O), mas, em todas elas o produto é uma substância “menos simples” que as que o originaram.
- Reações de Análise ou Decomposição:
As reações de análise ou decomposição são o oposto das reações de síntese, ou seja, um reagente dá origem a produtos mais simples que ele. 
AB A + B
Exemplos:
2H2O 2 H2 + O2
2H2O2 2 H2O + O2
Certas reações de análise ou decomposição recebem nomes especiais, como:
* Pirólise – decomposição pelo calor (na indústria é chamada também de calcinação);
2 Cu(NO3)2 → 2 CuO + 4 NO2 + O2
* Fotólise – decomposição pela luz;
2H2O2 → 2H2O + O2
* Eletrólise – decomposição pela eletricidade.
2H2O → 2H2 + O2
- Reações de Deslocamento ou de Substituição ou de Simples Troca:
As reações de deslocamento ou de simples-troca merecem um pouco mais de atenção do que as anteriores. Não que sejam complicadas, pois não são, mas por alguns pequenos detalhes. Em sua forma genérica ela pode ser escrita como:
AB + C AC + B
Aconteceu que C trocou de lugar com B. 
C vê B ligado a A, aproxima-se e, sendo mais forte, desloca B e assume a ligação com A. Caso C não seja mais forte que B nada acontece.
Basta então saber quem é mais forte:
Exemplo:
2Na + 2H2O 2NaOH + H2 (o sódio desloca o hidrogênio da água H-OH)
Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl2(aq) + H2(g)
Au + HCl não reage ( o ouro não consegue deslocar o hidrogênio)
- Reações de Dupla-Troca ou de Dupla Substituição:
Dois reagentes reagem formando dois produtos, ou seja, se duas substâncias compostas reagirem dando origem a novas substâncias compostas recebem essa denominação.
AB + CD AD +CB
Aconteceu que A trocou de lugar com C. A diferença desse tipo com as de deslocamento é que nem A nem C estavam sozinhos e, após a troca nenhum deles ficou sozinho.
Para entendermos como e quando uma reação deste tipo ocorre teremos que observar o seguinte:
- A substância AB está em solução e, desta forma, o que temos na verdade são os íons A+ e B- separados uns dos outros. A substância CD também está em solução, portanto temos também os íons C+ e D- separados;
- Quando juntamos as duas soluções estamos promovendouma grande mistura entre os íons A+, B-, C+ e D-, formando uma grande "sopa de íons";
- Se, ao combinarmos C+ com B-, o composto CB for solúvel, os íons serão novamente separados em C+ e B-, resultando exatamente na mesma coisa que tínhamos anteriormente. O mesmo acontece com A+ e B-.Assim, ao misturarmos AB com CD, estamos na verdade fazendo:
A+ + B- + C+ + D-
Exemplos:
NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl
Na+ + Cl- + Ag+ + NO-3
H2SO4(aq) + Ba(OH)2(aq) 2 H2O(l) + BaSO4(s)
H+ + (SO4)-2 + Ba+2 + (OH)-
6. Balanceamento das Equações Químicas:
Considere a reação:
2H2 + O2 2H2O
Deve-se concluir o seguinte:
a) A proporção mínima em que ocorre a reação é de 2 moléculas de hidrogênio paraumamolécula de oxigênio, para formar 2 moléculas de água;
b) Essa proporção sempre é mantida quando a reação se realiza. Quer dizer, colocando-se100 moléculas de H2precisa-se de 50 moléculas de O2para produzir 100 moléculas deágua (H2O);
c) Dessa maneira, para 2 mols de moléculas de H2precisa-se de 1 mol de moléculas de
O2para formar 2 mols de moléculas de água (H2O).
	2H2
	+
	O2
	
	2H2O
	2 moléculas
	
	1 molécula
	
	2 moléculas
	2 mols
	
	1 mol
	
	2 mols
	4g de H2
	
	32g de O2
	
	36g de H2O
Exemplo 1: Balanceando a equação:
H2 + O2 H2O
- Balancear o número de átomos de hidrogênio:
H2 + O2H2O (já está balanceada)
- Balancear o número de átomos de oxigênio:
H2 + O22H2O
2H2 + O22H2O
Exemplo 2: Balanceando a equação:
CH4 + O2 CO2 + H2O
- Balancear o número de átomos de carbono:
CH4 + O2CO2 + H2O
- Balancear o número de átomos de hidrogênio:
CH4 + O2 CO2 +2H2O
- Balancear o número de átomos de oxigênio:
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
6. Reação de Saponificação:
É basicamente a reação química que ocorre entre um ácido graxo existente em óleos ou gorduras e uma base forte com aquecimento.
A reação básica de saponificação pode ser representada pela seguinte equação:
(Álcool)
(Sal de ácido graxo)
(Base forte)
(Éster)
7. Reação de Transesterificação:
Transesterificação é a reação de um lipídio (óleo ou gordura) com um álcool (metanol ou etanol)na presença de um catalisador ácido ou básico (NaOH ou KOH), formando ésteres como principaisprodutos e glicerol ou glicerina como co-produto.
(Biodiesel)
(Metanol ou etanol)
(Óleo ou gordura)
Reações intermediárias indesejáveis também podem ocorrer durante a reaçãode transesterificação em meio alcalino, em que o éster étransformado em sal de ácido graxo (sabão).
O catalisador empregado pode ser ácido ou básico. Os ácidos utilizados para transesterificacão incluem sulfúrico, fosfórico e ácidos sulfônicos orgânicos. As bases empregadas na catálise do processo de transesterificação incluem NaOH, KOH, carbonatos e alcóxidos como metóxido de sódio e butóxido de sódio. A transesterificaçãoalcalina ocorre, aproximadamente, 4000 vezes mais rápida do que a ácida, e é maisempregada comercialmente.
Na catálise básica, pode ocorrer, como reação paralela, a saponificação,responsável pela redução do rendimento da produção de ésteres e pela formaçãode emulsões (sabão) o que dificulta a separação do glicerol.
O tipo de catalisador e de álcool, as condições reacionais (agitação damistura, a temperatura e o tempo da reação) e a concentração de impurezas (água)numa reação de transesterificação determinam a cinética e a qualidade do produtofinal.
Um catalisador é normalmente usadopara acelerar a reação, podendo ser de natureza básica, ácida ou enzimática. 
Ohidróxido de sódio (NaOH) é o catalisador mais usado tanto por razões econômicas comopela sua disponibilidade no mercado. As reações com catalisadores básicos sãomais rápidas do que as com catalisadores ácidos. 
Somente álcoois simples, taiscomo metanol, etanol, propanol, butanol e amil-álcool, podem ser usados natransesterificação. Sob o ponto de vista técnico, o metanol é mais freqüentementeutilizado por razões de natureza física e química (cadeia curta e polaridade).Contudo, o etanol está se tornando mais popular, por ser de origem renovável emuito menos tóxico que o metanol.
8. Catalisadores, tipos de catálise, venenos e promotores de catalisadores:
8.1. Catalisadores:
É uma substância química que não participa da reação química. Diminui a energia de ativação e aumenta a velocidade da reação.
O catalisador acelera a reação, mas não altera a composição química dos reagentes eprodutos envolvidos. A quantidade de substância produzida na reação não se altera com o uso de catalisadores.
Se a reação for reversível, a reação inversa também será acelerada, pois sua energia de ativação também terá um valor menor.
Em muitos casos, só uma pequena quantidade de catalisador é necessária, porque ele age muitas vezes. É por isso que pequenas quantidades de clorofluorcarbonetos podem ter um efeito tão devastador na camada de ozônio da estratosfera – eles se decompõem em radicais que catalisam a destruição do ozônio.
Os catalisadores podem ser empregados em líquidos, gases ou em superfícies sólidas. 
Qualquer substância que impeça ou iniba o efeito acelerador normal de um catalisador é denominada inibidor de catalisador.
8.2. Tipos de Catálise:
 O processo pelo qual um catalisador acelera a velocidade de uma reação ou a catalisa é chamado catálise. 
É usual classificar a catálise em homogênea, heterogênea e biocatálise.
a) Catálise Homogênea:
É um catalisador que está na mesma fase dos reagentes. Se os reagentes são gases, o catalisador homogêneo também é um gás. Se os reagentes são líquidos, o catalisador homogêneo se dissolve na solução.
b) Catálise Heterogênea:
É um catalisador que está em uma fase diferente da dos reagentes. Os catalisadores heterogêneos mais comuns são sólidos finamente divididos ou porosos, usados em reações em fase gás ou líquido. Eles são finamente divididos ou são porosos para que tenham grande área superficial necessária para as reações elementares que permitem o caminho catalisado.
c) Biocatálise (Catalisadores Vivos):
Estuda as reações catalisadas por proteínas, chamadas de enzimas. As enzimas são moléculas muito grandes e que têm um sítio ativo semelhante a uma cavidade onde ocorre a reação.
A saliva e o suco gástrico (que contém ácido clorídrico) são exemplos de enzimas que aumentam a velocidade da reação, no caso, a digestão.
A enzima amilase da saliva ajuda a quebrar o amido dos alimentos em glicose, que é mais facilmente digerida. Se você mastigar um biscoito por um tempo suficiente, poderá notar que o sabor doce aumenta progressivamente.
8.3. Venenos e Promotores de Catalisadores:
a) Venenos ou Inibidores:
São substâncias, que ao contrário dos catalisadores, aumentam a energia de ativação e como conseqüência diminuem a velocidade da reação química. 
Uma causa comum de envenenamento é a adsorção de uma molécula tão fortemente ao catalisador que ela sela a superfície desse catalisador para reações posteriores.
Alguns metais pesados, especialmente o chumbo, são venenos muito potentes para catalisadores heterogêneos, o que explica porque gasolina isenta de chumbo deve ser usada em motores equipados com conversores catalíticos.
b) Promotores de Catalisadores:
Os promotores são substâncias que atuam aumentando a eficácia do catalisador. Sozinhos, os promotores não são capazes de catalisar uma reação.
FeExemplo:
Al
2
O
3N2 + 3H2 2 NH3
Fe = catalisador da reação.
Al2O3 = promotor (ativador) do catalisador.
Não existe um tipo ideal de catalisador. Para cada reação química existe um tipo diferente de catalisador. 
Os catalisadores mais comuns são:
-Metais: principalmente os de transição: Co, Ni, Pt, Pd
-Ácidos: que catalisam muitas reações orgânicas: H2SO4
-Óxidos metálicos: Al2O3, Fe2O3
-Bases: - NaOH
-Enzimas: produzidas pelos organismos vivos: lipase, suco gástrico, amilase.