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Tipos de reações químicas Reações inorgânicas Leis ponderais Lei de Conservação das Massas ou Lei de Lavoisier “Na natureza nada se cria, nada se forma, tudo se transforma.” Lei das Proporções Constantes ou Lei de Proust “A proporção em massa das substâncias que reagem e que são produzidas numa reação é fixa, constante e invariável.” Lei das proporções múltiplas de Dalton “Quando dois elementos formam duas ou mais substâncias compostas diferentes, se a massa de um deles permanecer fixa a do outro irá variar em uma relação de números inteiros e pequenos” Classificação das reações Quanto a Reversibilidade “As reações químicas atingem um estado de equilíbrio dinâmico no qual a velocidade das reações direta e inversa são iguais e não há mudança de composição.” Classificação das reações Quanto a Entalpia: “Nos processos exotérmicos, o sistema perde calor e o ambiente é aquecido. Já nos processos endotérmicos, o sistema ganha calor e o ambiente resfria-se. Classificação das reações Quanto a Espontaneidade: Classificação das reações Quanto a Concentração: Concentração total Concentração parcial *** Classificação das reações Quanto a Cinética química: Cinética química é o ramo da química que estuda a rapidez das reações químicas, bem como os fatores que a influenciam. A rapidez, ou velocidade, de uma reação química indica a variação da quantidade de reagentes e produtos com o passar do tempo. Consideremos uma reação química, já balanceada aX + bY → cZ + dW onde os reagentes X e Y vão sendo consumidos e os produtos Z e W formados. Interferência na velocidade da reação Quanto a Superfície de contato: “Quanto mais fragmentado o reagente, maior a velocidade da reação, pois maior é a superfície de contato.” Interferência na velocidade da reação Quanto a Temperatura: Interferência na velocidade da reação Quanto a Pressão: “De acordo com a teoria das colisões das reações em fase gás, uma reação só ocorre se as moléculas reagentes colidem com uma energia cinética no mínimo igual á energia de ativação, e elas só o fazem se tiverem a orientação correta.” Interferência na velocidade da reação Quanto a Catálise: “O catalisador muda o mecanismo da reação ou o caminho através do qual os reagentes se transformam nos produtos. Isso se dá porque esse caminho alternativo exige menor energia de ativação e, consequentemente, com uma energia de ativação menor, a reação se processará de forma mais rápida.” Características das reações Temperatura TEMPERATURA CARACTERISTICAS DAS REAÇÕES FASES CARACTERISTICAS DAS REAÇÕES BOLHAS: liberação do gás produzido em meio líquido. CARACTERISTICAS DAS REAÇÕES COR CARACTERISTICAS DAS REAÇÕES SABOR CARACTERISTICAS DAS REAÇÕES ODOR Semi-reações A oxirredução pode ser expressa pela diferença entre duas semi-reações Oxidação é quando uma substância perde elétrons. Zn(s) Zn²(aq)+ 2e- A redução é quando uma substância ganha elétrons Zn²(aq)+ 2e- Zn(s) 2H(aq) + 2e- H²(g) Reação global Zn(s)+2H Zn2+ (aq) + H² (aq) Tipos de reações Síntese ou adição: ocorre quando dois ou mais reagentes geram um ou mais produtos Ex: A+ B = C Tipos de reações Analise ou Decomposição As reações de análise também chamadas de reações de decomposição são aquelas em que um reagente composto (formado por mais de um tipo de elemento) é dividido em duas ou mais substâncias de estruturas simples (formadas por um único tipo de elemento). De modo genérico, temos: AB → A + B Casos típicos das reações Ocorrência das reações de deslocamento O simples fato de colocar as substancias reagentes num sistema comum não é a condição exclusiva para que uma reação química ocorra. É, sem dúvida, necessário que haja contato entre os reagentes, mas deve existir também afinidade química entre eles, além do fato de os produtos apresentarem maior estabilidade que seus respectivos reagentes. As reações de deslocamento, ou simples troca são caracterizadas pela maior reatividade do elemento da substância composta. Casos típicos das reações Deslocamento por metais Os átomos dos metais possuem grandes raios e elétrons livres na camada de valência, o que faz com que eles tenham grande capacidade de doar elétrons (eletropositividade). Tal capacidade varia de metal para metal. E, por meio de observações experimentais, podemos colocar os principais metais em ordem decrescente de eletropositividade. Está ordem é chamada fila das tensões eletrolíticas ou fila da reatividade: K > Ba > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > H > Cu > Hg > Ag > Au Metais alcalinos e alcalinoterrosos Metais nobres Metais comuns Reatividade crescente ou eletropositividade crescente Casos típicos das reações Deslocamento por ametais: Nos casos de reações de deslocamento com não metais, verificamos que todos tendem a receber elétrons. Porém, esta capacidade varia de não metal para não metal, ou seja, uns têm maior e outros, menor tenência em receber elétrons( eletronegatividade). Por meio de observações experimentais, podemos colocar os não metais em uma fila de reatividade: F > O > N > Cl > Br > I = S = C > P = H Reatividade crescente Tipos de reações Deslocamento ou simples troca Uma reação de simples troca ocorre quando reagem uma substância simples (formada por um único tipo de elemento químico) e uma substância composta (formada por mais de um tipo de elemento), originando uma nova substância simples e outra composta. Dizemos que a substancia simples “desloca” da substância composta uma nova substância simples. Por isso, ela também é chamada de reação de deslocamento. Genericamente temos: A + BC → AB + C ou A + BC → AC + B Tipos de reações Dupla troca Reações de dupla troca ocorrem entre dois reagentes compostos originando dois produtos compostos, veja a equação que representa: AB + CD → AD + BC Para que esta reação aconteça é necessário que um dos produtos (AD ou BC), quando comparado aos reagentes, se apresente menos ionizado, mais volátil ou insolúvel. Casos típicos das reações Ocorrência das reações de dupla-troca Genericamente, podemos dividir as reações de dupla troca em quatro tipos em função do tipo de substância envolvida: sal1 + sal2 sal3 + sal4 sal1 + ácido1 sal2 + ácido2 sal1 + base1 sal2 + base2 ácido + base sal + água ELETRÓLITOS Um soluto pode existir como íon ou molécula. Podemos identificar a natureza do soluto descobrindo se a solução conduz uma corrente elétrica. Uma substância que se dissolve para dar uma solução que conduz eletricidade é chamada de eletrólito. As soluções eletrolíticas, incluem as soluções de compostos iônicos, como NaCl. E também os ácidos, que embora sejam compostos moleculares, formam íons na presença de água. Os íons não se formam no processo de diluição de um solido iônico, ele já existem como íons separados no sólido e liberam-se, movimentando-se na presença de água. eletrólitos Eletrólitos fortes : É uma substância que forma uma solução na qual o soluto está presente quase totalmente como íons. O cloreto de hidrogênio, é um eletrólito forte e o cloreto de sódio também. Quase todos os compostos iônicos solúveis são eletrólitos fortes. Existem poucos compostos moleculares que são eletrólitos fortes: Os ácidos HCL,HBr, HI são três exemplos. Eletrólitos fracos : Um eletrólito fraco forma uma solução na qual o soluto se ioniza incompletamente em solução. Em outras palavras, muitas moléculas permanecem intactas. O ácido acético é um eletrólito fraco: em água, nas concentrações normais, somente uma pequena fração das moléculas de CH3COOH, se separam em íons hidrogênio e íons acetato. Eletrólitos fortes e fracos Reações de precipitação Reações de precipitação Reação de precipitação Aplicação: As reações de precipitaçãotem muitas aplicações: Produção de compostos; Análise qualitativa – a determinação das substancias presentes em uma amostra, a formação de um precipitado é usada para confirmar a identidade de certos íons. Análise quantitativa – O objetivo é determinar a quantidade de cada substancia ou elemento presentes na amostra. Análise gravimétrica – A quantidade de substancia presente é determinada pela medida da massa. Nessa aplicação, um composto insolúvel precipita, o depósito é filtrado e pesado e a quantidade de uma das substancias em uma das soluções originais é calculada. Teorias ácido-base Teoria de Arrhenius : Diz que o ácido libera somente o hidrogênio como cátion e a hidroxila como ânion. Teoria de Bronsted-Lowry : Diz que ácido é toda substância que doa prótons e a base recebe prótons. Teoria de Lewis : Diz ácido é quem recebe elétrons e a base é quem doa. Ácidos e bases Um acido é um composto que contém hidrogênio e reage com a água para formar íons H+. Uma base é um composto que produz íons hidróxido na água. Ácidos Ácido forte Está completamente ionizado em solução Ácido fraco Está parcialmente ionizados em solução Bases Base forte Completamente ionizada em solução Base fraca Parcialmente ionizada Tipos de reações inorgânicas