01 - Fatores que influenciam na velocidade das reações

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO-OESTE-UNICENTRO
Ana Cláudia Organek; Gabriela Hobold Crozetta; Lediane Machado
Fatores que influenciam na velocidade das reações
Guarapuava, Agosto de 2018
INTRODUÇÃO
Sabe-se que no dia a dia a velocidade pode ser definida como a mudança no valor de uma propriedade dividida pelo tempo que leva para ocorrer, como também pode ser definida a velocidade de uma reação que é a variação da concentração de um dos reagentes ou produtos divididos pelo tempo que a mudança leva para ocorrer, pois a velocidade das reações químicas poderá ser descritas por expressões simplificadas que pode permitir dizer a composição de uma mistura de reação em qualquer ponto do progresso da reação (ATKINS, 2012).
Uma reação pode ser rápida quando os produtos são formados instantaneamente, como poderá acontecer, por exemplo, em uma reação de precipitação ou explosão e quando uma reação é lenta é porque os produtos levam um grande intervalo de tempo para se formar, como por exemplo, decomposição de materiais orgânicos ou também em corrosões, já que para acontecer isso visivelmente, leva algum tempo.
Levando em consideração a importância de quatro fatores que podem influenciar a velocidade de uma reação, tanto para acelerar ou para retardar a reação, tais como o catalisador que são substancias capazes de acelerar uma reação sem serem consumidos, pois eles diminuem a energia de ativação que é a energia mínima necessária para a formação do complexo ativado pelo reagente, que poderá fazer com que a reação ocorra, pois quanto maior o numero de partículas com energia igual ou superior á de ativação, maior poderá ser a velocidade de reação, sendo assim, diminuindo a energia de ativação para a ocorrência da reação, os catalisadores, sem interferir na variação de entalpia, aumentando a velocidade da reação e não interferindo no rendimento do processo, pois a quantidade de produtos que é gerado é a mesma de quando não há presença de catalisador.
O segundo fator que altera a velocidade é a temperatura, quando a quantidade de colisões efetivas aumenta com a elevação da temperatura e consecutivamente há o aumento da velocidade da reação, pois segundo a teoria de Van’t Hoff expressa que quando há um aumento de 10℃ provocará a duplicação da velocidade de reação, sendo assim, a cada aumento da temperatura, a velocidade da reação poderá dobrar, como por exemplo, a fermentação que em dias quentes as reações de fermentação sofrem aceleração ou também a degradação de alimentos.
O terceiro fator é a superfície de contato que é se tratando dos reagentes sólidos, pois a reação ocorrerá juntamente com a superfície, se a superfície de contato for aumentada maiores serão as possibilidades de colisões efetivas, logo pode-se dizer que quanto maior é a superfície de contato maior será a velocidade da reação, como o exemplo de um bloco de zinco e a mesma massa do metal só que em pó em um recipiente com ácido clorídrico, o gás liberado será mais rapidamente no recipiente que foi adicionado o pó.
E por ultimo, mas não menos importante, o fator que influencia a velocidade também é a concentração dos reagentes, pois com o aumento da concentração dos reagentes, faz com que permita a ocorrência de mais colisões efetivas, sendo assim, acelerando a velocidade da reação, um exemplo é o ar que é composto só por vinte por cento do oxigênio, pois quando queima a madeira, haverá outras moléculas de outro gases colidindo e atrapalhando a velocidade da reação, caso fosse colocado em um recipiente só com gás oxigênio puro a reação iria ser mais rápida pois aumentaria a concentração de oxigênio (CARVALHO, 2005).
As técnicas espectroscópicas são muito usadas para estudar as velocidades de reações em particular as reações rápidas, pois a técnica usada para medir uma velocidade de reação irá depender se ela será rápida, como algumas reações biologicamente importantes, como o crescimento dos cabelos, que demora algumas semanas para apresentar mudanças visivelmente, mas há outras reações que são muito rápidas, como a explosão da nitroglicerina (ATKINS, 2012).
OBJETIVOS
A prática tem por objetivo observar e comprovar experimentalmente os fatores que podem alterar a velocidade de uma reação química, tais como a concentração, superfície de contato, temperatura e o catalisador.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais
03 béqueres com capacidade de 100 mL.
04 tubos de ensaio.
01 proveta graduada.
Pissetas.
Pastilhas de antiácido efervescente.
01 vidro de relógio.
01 espátula.
01 cronômetro.
01 chapa de aquecimento.
01 bacia e gelo (sistema de resfriamento).
03 pregos.
Pedaço de linha.
Pedaços de batata crua.
Água oxigenada (H2O2) .
Ácido clorídrico concentrado e diluído.
Zinco em pó.
Solução de sulfato de cobre (CuSO4) 1,0 mol/L, 0,1 mol/L e 0,01 mol/L.
Procedimento Experimental
Iniciando o experimento e utilizando-se de uma espátula e vidro de relógio, cortamos duas pastilhas de antiácido com peso aproximado de 4 gramas cada em quatro partes relativamente iguais. Posteriormente, seguimos o procedimento descrito no roteiro em cinco etapas subsequentes, sendo as quais descritas abaixo.
Parte 1 – Efeito da superfície de contato
Com uso do vidro relógio e bastão de vidro esmagamos uma parte das pastilhas até que se tornasse um pó e reservamos. Em dois béqueres de 100 mL adicionamos 50 mL de água à temperatura ambiente, colocando em um deles a parte da pastilha moída e no outro uma parte inteira, sendo que ambas foram adicionadas ao béquer ao mesmo tempo. Observamos a reação ocorrida e anotamos o tempo da dissolução completa.
Parte 2 – Efeito da temperatura
Nesta etapa, aquecemos uma determinada quantidade de água na chapa de aquecimento ao mesmo tempo em que resfriávamos outra quantidade de água num béquer mergulhado em gelo e água gelada. Enquanto isso realizamos também a moagem de mais três partes de pastilha. Seguidamente, pegamos três béqueres e adicionamos a cada um deles 50 mL de água, sendo no primeiro água gelada, no segundo água quente e no terceiro água à temperatura ambiente. Com uso de termômetro aferimos a temperatura em cada sistema. Então, acrescentamos em cada sistema e ao mesmo tempo uma espátula do pó de pastilha, observando a reação e anotando o tempo de dissolução em cada béquer.
Parte 3 – Efeito catalisador (catalase)
Em dois tubos de ensaio colocamos 5 mL de água oxigenada e em um deles acrescentamos também um pedaço pequeno de bata doce crua. Observamos a reação nos dois tubos e fizemos as anotações necessárias.
Parte 4 – Efeito da concentração de ácido clorídrico (HCl)
Utilizando-se de dois tubos de ensaio adicionamos 1 mL de ácido clorídrico, sendo no primeiro ácido diluído e no segundo ácido concentrado. Após isso, colocamos ao mesmo tempo e em cada tubo 1 g de zinco em pó, observando a reação em cada um deles e anotando o que fora analisado.
Parte 5 – Efeito da concentração de Cobre (Cu)
Inicialmente realizaríamos essa parte do experimento com béqueres, mas para melhor visualização da reação o mesmo foi feito em três tubos de ensaio. Enumeramos os mesmo e adicionamos a cada um 20 mL de sulfato de cobre (CuSO4) com concentração de 1 mol/L, 0,1 mol/L e 0,01 mol/L, respectivamente. Seguidamente, amarramos três pregos grandes com pedaços de linhas e os mergulhamos nos tubos com a solução por 60 segundos. Então retiramos os mesmos e colocamos num vidro de relógio, onde pudemos fazer observações e comparações sobre a reação que cada um sofreu. Terminado o experimento, retiramos a camada de cobre com uma esponja de aço.
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Parte 1 – Efeito da superfície de contato
A parte 1 teve por objetivo analisar como a superfície de contato influencia na velocidade das reações. Foi possível observar que o béquer com a pastilha inteira de antiácido levou mais tempo para a total dissolução (1min15s). A pastilha de antiácido pulverizada levou apenas 35 segundos para total dissolução. Esse experimento prova que quanto maior a superfície de contato, maioro número de choque entre as moléculas e consequentemente maior a velocidade da reação.
Parte 2 – Efeito da temperatura
Esse experimento permitiu observar a influencia da temperatura na velocidade das reações. Para os béqueres 1, 2 e 3, cada um com uma espátula de antiácido em pó, foi observado os seguintes tempos de dissolução:
	Béquer
	Tempo de dissolução
	Água gelada (7°C)
	1min14s
	Água em temperatura ambiente (19°C)
	47s
	Água quente (84°C)
	12s
Tabela 1 – Influência da temperatura
Foi possível observar que quanto menor a temperatura, maior é o tempo para a reação ocorrer, sendo assim, a dissolução total ocorreu mais rapidamente no béquer com água quente.
Parte 3 – Efeito catalisador (catalase)
Essa parte do experimento permitiu analisar a influência de um catalisador na velocidade da reação. Observou-se que no tubo com a batata a velocidade aconteceu rapidamente. A água oxigenada se decompõe naturalmente de forma bem lenta somente pela exposição à luz solar. Mas, nesse caso, ela ocorreu de forma mais intensa, porque a batata possui uma enzima, chamada catalase, que atua como catalisadora da reação de decomposição da água oxigenada.
A reação de decomposição da água oxigenada é a seguinte:
2 H2O2(aq) → 2 H2O(l) + O2(g)
Depois com catalisador:
2 H2O2(aq) → 2 H2O(l) + O2(g)
catalase
Figura 1 – Influência de um catalisador
Parte 4 – Efeito da concentração de ácido clorídrico (HCl)
A parte 4 teve por objetivo analisar como a concentração influencia na velocidade das reações. No tubo 2, com ácido clorídrico (HCl) concentrado a reação com o zinco em pó foi instantânea, já no tubo 1 com o ácido diluído a reação ocorreu mais lentamente. Ou seja, onde a concentração é maior a reação ocorre mais rapidamente. Foi possível analisar tal informação pela velocidade de liberação de H2(g) na reação.
Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g) 
A partir da reação, percebemos que o zinco deslocou o hidrogênio do HCl e foi formada uma nova substância composta, o cloreto de zinco, e outra substância simples, o gás hidrogênio.
Parte 5 – Efeito da concentração de Cobre (Cu)
Este experimento também permitiu analisar a influência da concentração na velocidade das reações. Após três pregos ficarem mergulhados por 60 segundos em cada uma das soluções, pôde-se observar que no béquer onde a concentração era maior, a reação ocorreu mais rapidamente do que no béquer com concentração menor. 
A reação que ocorre entre o sulfato de cobre e o prego (ferro) é uma reação de oxirredução, em que o ferro oxida e o cobre reduz:
Fe(s)   +   CuSO4(aq)   →   FeSO4(aq)   +   Cu(s)
A figura 2 exemplifica a concentração e a figura 3 o resultado em cada prego após o tempo decorrido nesta etapa do procedimento.
Figura 2 – Concentração de CuSO4 0,01 mol/L, 0,1 mol/L e 1 mol/L
Figura 3 - Resultado das reações de acordo com a concentração após 60 segundos (da esquerda para a direita em ordem crescente de concentração)
CONCLUSÃO
Através dos principais fatores que interferem na velocidade das reações, foi possível comprovar que a temperatura, a superfície de contato, a concentração e o catalisador interferem diretamente na velocidade das reações e que não existe uma velocidade geral para todas as reações químicas, cada uma acontece em sua velocidade específica. Algumas são lentas e outras são rápidas, como por exemplo, a oxidação (ferrugem) de um pedaço de ferro.
REFERÊNCIAS
ATKINS, P.W.; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. 
CARVALHO, A.; RICARDO, J. Química para ensino médio- Curso completo. 2ª ed. São Paulo: IBEP, 2005.