Cinética Química

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Universidade Estácio de Sá
Ed Carlos Meireles de Oliveira
Cinética Química
São Paulo
2017
Índice
Introdução - 1
Cinética Química: introdução ao estudo da velocidade das reações - 3
Cinética Química – 5
Conclusão - 9 
Bibliografia - 11
Introdução
Fazendo parte dos processos biológicos de tratamento de efluentes, as etapas de remoção das formas de nitrogênio estão encontrando aplicações crescentes à medida que as diversas atividades humanas se intensificam. Neste sentido os processos biológicos mostram-se de maneira simples, eficazes, fáceis de serem projetados e operados. 
No presente trabalho serão estudados os conceitos básicos da nitrificação e denitrificação, a cinética química destas reações biológicas, compreendendo os diversos fatores que influenciam as taxas destas reações, a importância do tipo de tratamento biológico com relação à remoção de nitrogênio. Também serão 
demonstrados os principais tipos de reatores biológicos e sua cinética específica, com a finalidade de se estabelecer uma comparação entre os diversos tipos e entre as suas particularidades, inclusive para adaptação de sistema complementar de remoção de nitrogênio em tratamentos biológicos comuns. A cinética dos diversos reatores biológicos pode ser abordada partindo-se de modelos consagrados, e desenvolvida conforme cada tipo de reator, dependendo das condições existentes tanto dos efluentes brutos como das metas estabelecidas para lançamento de efluentes líquidos.
A adaptação de tratamentos biológicos, com vistas à remoção das formas de nitrogênio - orgânica, amoniacal nitritos e nitratos, é uma tarefa simples e viável, tendo-se como ponto de partida o desempenho atual do sistema - eficácia e dados de entrada e saída, podendo ser adicionadas etapas específicas dentro do sistema biológico existente ou após o mesmo para uma complementação específica da remoção de algumas das formas de nitrogênio presente.
A nitrificação e denitrificação biológicas, sendo respectivamente a oxidação do nitrogênio amoniacal e a redução dos nitratos e nitritos, são levadas a cabo por bactérias - seres que apresentam metabolismo específico e próprio, o que deve ser levado em conta para se estabelecer os limites de trabalho de cada sistema de tratamento quanto a sua capacidade, suas tolerâncias de toxidez e carga, dentro de determinados parâmetros de dimensionamento e projeto, com a finalidade de se produzirem efluentes com boa qualidade ambiental e atendendo a legislação vigente. 
Desta forma será estabelecida uma compreensão a respeito dos processos e sistemas de remoção de nitrogênio, seus limites e limitações, seus benefícios, sua aplicabilidade e variabilidade diante das diversas possibilidades existentes no tratamento de efluentes líquidos de indústrias e de cidades.
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Cinética Química: introdução ao estudo da velocidade das reações
Ao nosso redor e mesmo dentro de nós existem diversas reações químicas que ocorrem e estão até mesmo ocorrendo simultaneamente neste momento. Dentre todas essas reações, existem aquelas que são bastante rápidas, como, por exemplo, a reação do sódio metálico com a água (reação bastante violenta e instantânea).
Já outras reações são mais moderadas, sendo fáceis de ser observada, como a combustão de materiais orgânicos, a decomposição térmica de sais, a transformação dos alimentos pela ação de bactérias, a queima de uma vela, etc.
Outras ainda são bastante lentas, sendo de grande duração e podendo levar dias, anos ou até mesmo séculos. O petróleo, por exemplo, é o resultado da decomposição de matéria orgânica de milhares de anos e a fermentação do suco de uva usado na produção de vinho pode demorar meses para ser completada.
O estudo e o conhecimento da velocidade dessas e de outras reações são importantes principalmente para a indústria. Todavia, mesmo no nosso dia a dia nos deparamos com fatos relacionados a essa rapidez das reações. Por exemplo, quando colocamos a carne no congelador, fazemos isso para que a taxa de desenvolvimento ou a rapidez da reação de decomposição da carne diminua. Ou então quando colocamos o feijão para cozinhar na panela de pressão, estamos buscando o objetivo contrário, isto é, acelerar a velocidade de cozimento do alimento.
Essa possibilidade de alterar a velocidade de uma reação é muito importante. Degradar o lixo em poucas horas ou fazer com que um alimento leve anos para se deteriorar são sonhos que todo cientista gostaria de conseguir e toda a sociedade sairia lucrando. Existem alguns feitos, porém, que já foram alcançados graças ao estudo da cinética química.
Um exemplo é o uso de catalisadores pela indústria. Catalisador é uma substância que acelera a velocidade de uma reação, sendo que ele não participa dos produtos da reação: ao final do processo, sua massa e composição são totalmente reconstituídas. Com isso, reações que demorariam muito e que gerariam pouca quantidade do produto desejado pela indústria agora podem ser feitas com maior velocidade, acabando com o prejuízo que provavelmente os fabricantes teriam.
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Assim, em alguns casos é importante acelerar o processo; por outro lado, um exemplo de reação que é desejável que ocorra de forma mais lenta é o envelhecimento, que na realidade são um conjunto de complexas oxidações biológicas.
A Cinética Química estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a influenciam.
O conhecimento e o estudo da velocidade das reações são muito importantes em termos industriais, e também estão relacionados ao nosso dia-a-dia, como por exemplo, quando colocamos um alimento na panela de pressão para acelerar seu cozimento.
 Cinética Química
As reações químicas ocorrem com velocidades diferentes e estas podem ser alteradas, porque além da concentração de reagentes e produtos, as velocidades das reações dependem também de outros fatores como:
Temperatura: quando se aumenta a temperatura de um sistema, ocorre também um aumento na velocidade da reação. 
Superfície de contato: um aumento da superfície de contato aumenta a velocidade da reação. Um exemplo é quando dissolvemos um comprimido efervescente triturado: ele se dissolve mais rapidamente do que se estivesse inteiro, isto acontece porque aumentamos a superfície de contato que reage.
Pressão: quando os participantes de uma reação são gasosos e se aumenta a pressão desse sistema gasoso, aumenta-se a velocidade da reação. Isso porque o aumento da pressão diminui o volume, intensificando as colisões das moléculas.
Concentração de reagentes: quanto maior a concentração dos reagentes maior será a velocidade da reação. Um exemplo é quando pegamos uma amostra de palha de aço e reagimos com ácido clorídrico concentrado e com ácido clorídrico diluído.
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Luz: Algumas reações químicas se processam com maior velocidade em presença de luz, como por exemplo, a decomposição da água oxigenada. 
Por isso é que determinados produtos são comercializados em frascos escuros. 
Catalisadores: os catalisadores são substâncias que aceleram o mecanismo sem serem consumidos durante a reação. Este fato ocorre porque permitem que a reação tome um caminho alternativo, que exige menor energia de ativação, fazendo com que a reação se processe mais rápido. Um catalisador possui a propriedade de acelerar a reação, mas não aumenta o rendimento, ou seja, ele produz a mesma quantidade de produto, porém, num período de menor tempo.
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Conclusão
Existe um ramo na ciência que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a influenciam, é a chamada Cinética Química. Pode se definir reações químicas como sendo um conjunto de fenômenos nos quais duas ou mais substâncias reagem entre si, dando origem a diferentes compostos. Equação química é a representação gráfica de uma reação química, onde os reagentes aparecem no primeiro membro, e os produtos no segundo.A + B ========> C + D 
O conhecimento e o estudo das reações, além de ser muito importante em termos industriais, também estão relacionados ao nossa vida. A velocidade de uma reação é a rapidez com que os reagentes são consumidos ou rapidez com que os produtos são formados. A combustão de uma vela e a formação de ferrugem são exemplos de reações lentas. Na dinamite, a decomposição da nitroglicerina é uma reação rápida. As velocidades das reações químicas são determinadas através de leis empíricas, chamadas leis da velocidade, deduzidas a partir do efeito da concentração dos reagentes e produtos na velocidade da reação. 
As reações químicas ocorrem com velocidades diferentes e estas podem ser alteradas, porque além da concentração de reagentes e produtos, as velocidades das reações dependem também de outros fatores como: Concentração de reagentes, Pressão, Temperatura, Superfície de contato, etc. A velocidade de uma reação é a variação da concentração dos reagentes pela variação de uma unidade de tempo. As velocidades das reações químicas geralmente são expressas em molaridade por segundo (M/s). 
É adotada a “lei de Guldberg-Waage” lei onde a ordem de uma reação é a soma dos expoentes das concentrações da equação da velocidade.
Existe uma energia mínima para que os reagentes se transformem em produto, essa “energia mínima” da se o nome de “energia de ativação”, quanto maior for a energia de ativação, menor será a velocidade da reação. Para diminuir essa “energia de ativação” pode-se usar um catalisador que facilita a transformação de reagentes em produtos.
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Bibliografia
Portal Educação, Cinética Química: introdução ao estudo da velocidade das reações Disponível em: <http://www.portaleducacao.com.br/Quimica/artigos/47980/ Cinética Química- introdução- ao- estudo- da- velocidade- das reações >. Acesso em 27 de Outubro de 2017.
Mundo das Tribos, Cinética Química; Disponível em: <http://www.portaleducacao.com.br/Quimica/artigos/33621/ Cinética-Química>. Acesso em 27 de Outubro de 2017.
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