Fatores que alteram a velocidade de uma reação

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Instituto Federal do Espírito Santo
Engenharia Metalúrgica
Jorge Luiz Stein Lamas
Natalia Chiang
Valéria Pontes
Fatores que alteram a velocidade de uma reação
Vitória, ES
Setembro de 2017
Jorge Luiz Stein Lamas
Natalia Chiang
Valéria Pontes
Relatório entregue ao Professor José Marcos
 da disciplina 
de Química Geral e Experimental II 
do curso de Engenharia Metalúrgica do Instituto Federal do Espírito Santo, como requisito parcial para avaliação.
Vitória, ES
Setembro de 2017
SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO	3
2.	OBJETIVOS	6
3.	MATERIAIS E REAGENTES	6
4.	PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL	7
5.	RESULTADOS E DISCUSSÕES	8
6.	CONCLUSÃO	11
7.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	11
INTRODUÇÃO
As reações químicas convertem substâncias com propriedades bem definidas em outros materiais com propriedades diferentes. Muito de nosso estudo sobre reações químicas diz respeito à formação de novas substâncias a partir de determinado conjunto de reagentes. Entretanto, é igualmente importante entender com que rapidez as reações ocorrem. As velocidades de reações estendem-se sobre uma faixa enorme, a partir das que se completam em frações de segundos, como as explosões, aquelas que levam milhares ou até milhões de anos, corno a formação dos diamantes e outros minerais na crosta terrestre.
A área da química que está preocupada com as velocidades, ou grau de velocidade, das reações é chamada cinética química. A cinética química é um assunto de importância vasta. Ela se relaciona, por exemplo, com a rapidez com que um medicamento é capaz de agir, com o fato de se a formação e a depreciação do ozônio na atmosfera superior estão em equilíbrio, bem como com os problemas industriais, como o desenvolvimento de catalisadores para a síntese de novos materiais. 
O grande objetivo da cinética química não é apenas entender como determinar as velocidades nas quais as reações ocorrem, mas também considerar os fatores que controlam essas velocidades. Por exemplo, quais os fatores que determinam com que rapidez os alimentos se deterioram? Como alguém desenvolve uma moldura de secagem rápida para obturações dentárias? O que determina a velocidade na qual o aço enferruja? O que controla a velocidade na qual o combustível se queima no motor de um automóvel? 
Para melhor compreender e utilizar vantajosamente as velocidades de diferentes reações químicas é necessário compreender os fatores que afetam as velocidades dessas reações e, assim estaremos aptos a manipular esses fatores de forma a atingir os objetivos, quer sejam produtivos ou de cunho protetivo. Para estudos de impacto ou para melhoria das relações entre produção e meio-ambiente.
Como as reações envolvem a quebra e a formação de ligações, as respectivas velocidades dependem da natureza dos reagentes em si. Entretanto, existem quatro fatores que permitem a variação das velocidades nas quais reações específicas ocorrem:
1. O estado físico dos reagentes. Os reagentes devem entrar em contato para que reajam. Quanto mais rapidamente as moléculas se chocam, mais rapidamente elas reagem. A maioria das reações que consideramos é homogênea, envolvendo gases ou soluções liquidas. Quando os reagentes estão em fases diferentes, como quando um é gás e o outro é sólido, a reação está limitada à área de contato. Portanto, as reações que envolvem sólidos tendem a prosseguir mais rapidamente se a área superficial do sólido for aumentada. Por exemplo, um medicamento na forma de um comprimido se dissolverá no estômago e entrará na corrente sanguínea mais lentamente do que o mesmo medicamento na forma de pó fino.
2. As concentrações dos reagentes. A maioria das reações químicas prossegue mais rapidamente se a concentração de um ou mais dos reagentes é aumentada. Por exemplo, lã de aço queima-se com dificuldade no ar, que contém ~ 20% de O2, mas queima-se com uma chama branca brilhante na presença de oxigênio puro. À medida que a concentração aumenta a frequência com a qual as moléculas se chocam também o faz, levando a um aumento das velocidades.
3. A temperatura na qual a reação ocorre. As velocidades de reações químicas aumentam conforme a temperatura aumenta. E por essa razão que refrigeramos alimentos perecíveis como o leite. As reações das bactérias que levam o leite a estragar ocorrem mais rapidamente à temperatura ambiente do que a temperaturas mais baixas existentes em uma geladeira. O aumento da temperatura faz aumentar as energias cinéticas das moléculas. À proporção que as moléculas movem-se mais velozmente, elas se chocam com mais frequência e também com energia mais a lta, ocasionando aumento de suas velocidades.
4. A presença de um catalisador. Os catalisadores são agentes que aumentam as velocidades de reação sem serem usados. Eles afetam os tipos de colisões (o mecanismo) que levam à reação. Os catalisadores têm papel crucial em nossas vidas. A fisiologia da maioria dos seres vivos depende de enzimas, as moléculas de proteínas que atuam como catalisadores, aumentando as velocidades de determinadas reações bioquímicas.
No nível molecular, as velocidades de reação dependem da frequência das colisões entre as moléculas. Quanto maior a frequência das colisões, maior a velocidade de reação. Entretanto, para que uma colisão leve a uma reação, ela deve ocorrer com energia suficiente para esticar as ligações até um comprimento crítico e com orientação apropriada para que novas ligações sejam formadas em locais apropriados.
Abaixo pode ser observada de forma esquemática como essas colisões favorecem a velocidade das reações.
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Figura 1: Colisões de moléculas.
Ao serem colocados em contato, os reagentes tendem a formar novas substâncias, porém, a velocidade dessa reação poderá ser aumentada com a mudança da energia no ambiente. Esse aumento de energia proporcionará maiores números de “colisões” que favoreceram as ligações.
Figura 2: Orientação das moléculas.
Para que esse aspecto da cinética química se desenvolva de forma satisfatória, porém, é necessário que a orientação das moléculas seja favorável, fato esse mais difícil de ser controlado.
Nesse experimento específico, o objetivo é verificar as velocidades de reação de dos reagentes e identificar os fatores que estarão influenciando nessa velocidade. 
OBJETIVOS 
Estudar a influência da superfície de contato, da temperatura, da concentração e de um catalisador na velocidade das reações. 
MATERIAIS E REAGENTES
Bastão de vidro;
Água oxigenada 10 volumes;
Gral e Pistilo;
Béquer de 250 mL;
Proveta de 50 mL;
Comprimido de antiácido;
HCl 0,5 mol/L;
HCl 1,0 mol/L;
Tubos de ensaio;
Mg metálico;
KI (s)
Solução de Pb(NO3)2 0,5 mol/L
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Colocou-se cerca de 5 mL de água oxigenada 10 volumes num tubo de ensaio e observou-se. Em seguida adicionou-se uma ponta de espátula de iodeto de potássio sólido no tubo e observou-se. Deixou-se o tubo na estante e, ao final da aula, para provar que o KI continuava na solução adicionou-se, gota a gota, solução de Nitrato de Chumbo (II) e observou-se. 
Mediu-se a massa de um comprimido de antiácido e depois dissolveu-se em 150 mL de água destilada. Cronometrou-se o tempo que levou para o comprimido se dissolver. Dividiu-se o outro comprimido de antiácido em 4 partes iguais. Mediu-se a massa de uma das partes e colocou-se num béquer com 150 mL de água e mediu-se o tempo de dissolução. Colocou-se uma outra parte em 150 mL de água quente e mediu-se o tempo de dissolução. Triturou-se uma outra parte utilizando o gral e colocou-se o pó dentro de um béquer com 150 mL de água e mediu-se o tempo de dissolução. Finalmente, triturou-se a última parte do comprimido e dissolveu-se em 150 mL de água quente, medindo-se o tempo que leva para a reação ocorrer.
Tomou-se dois tubos de ensaio, no primeiro colocou-se cerca de 5 mL de HCl 0,5 mol/L e no outro cerca de 5 mL de HCl 1,0 mol/L. Em seguida colocou-se um pequeno pedaço de magnésio metálicoem cada tubo e observou-se.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
CONCLUSÃO
12 
 
O experimento realizado propõe a análise e verificação dos fatores (temperatura, superfície de contato, concentração e catalisadores) que 
possuem influência direta na velocidade das reações químicas. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Brown, Theodore L.; LeMay, Jr, H. Eugene; Bursten, Bruce E. Química: a ciência central. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.
[2] BRADY, J. E.; HUMISTON, G. E. Química Geral (Vol. 2). 2ª ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda, 1982.