Reacções Químicas

A Lei da Conservação da Massa ou Lei de

Lavoisier enuncia que numa reacção química não

há variação de massa, isto é, a massa total dos

reagentes é igual à massa total dos produtos da

reacção.

A extensão das reacções químicas e o reagente limitante

Se introduzirmos em dois copos, com volumes iguais de uma mesma solução de permanganato de potássio, no primeiro, três pregos de ferro, e no segundo um pouco de arame fino (de igual massa), veremos que as soluções vão descorando e acabam por se tornar incolores. Isto indica-nos que as reacções que tiveram lugar foram avançando até se completarem por esgotamento de um dos reagentes, neste caso, o anião permanganato.

Embora, no primeiro copo, a reacção decorresse mais lentamente, no final, a extensão foi a mesma nos dois casos; vemos, assim, que a velocidade e a extensão são duas características diferentes das reacções químicas.

A reacção que ocorreu pode ser traduzida pela equação química:Zn (s) + Cu2+ (aq) Cu (s)+ Zn2+ (aq)

Terá sido uma reacção “completa”?

O desaparecimento da cor azul parece indicar se gastou todo o catião cobre (II).Pode então afirmar-se que a extensão de conversão foi total em relação ao reagente catião cobre (II); a reacção é correctamente traduzida por uma equação química em que figura uma só seta:

Zn (s) + Cu2+ (aq) Cu (s)+ Zn2+ (aq)

Designa-se por reagente limitante de uma reacção química aquele que está em defeito relativamente ás proporções estabelecidas pela correspondente equação química. O reagente limitante é o reagente cuja quantidade determina a(s) quantidade(s) máxima(s) de reagente(s) que se gasta(m) e de produto(s) que se forma(m) nessa reacção química. É o caso do catião cobre (II) deste exemplo.

Na realidade, como ficou zinco por reagir depois de esgotado o catião cobre (II), diz-se que este era o reagente limitante e que o zinco era o reagente em excesso.

O Rendimento de uma Reacção Química

Rendimento de uma reacção é o quociente entre a quantidade de produto obtida e a quantidade teoricamente esperada ( a partir da estequiometria da reacção, atendendo ao reagente limitante.

0 < η ≤ 1

Rendimento igual a zero significaria que não se obteve qualquer quantidade de produto e, então, não faria sentido dizer que ocorreu reacção; rendimento superior a 1 significaria que se obteve mais produto do que o teoricamente esperado o que indicia vários erros possiveis: a reacção que ocorreu não era a pretendida, o produto está contaminado (por solvente, por subprodutos ou por reagentes em excesso), cometeram-se erros de cálculo de medição de pesagem e outros.

Reacções Endotérmicas e Exotérmicas

Há fenómenos que requerem energia para se darem, outros libertam grandes quantidades de energia para se darem, outros libertam grandes quantidades de energia.

Muitas reacções químicas são importantes, não por causa dos produtos que se formam, mas devido à energia nelas envolvida.

Exemplo de uma reacção deste tipo é a electrólise da água que, como já se sabe, só se realiza quando se fornece energia, neste caso energia eléctrica. Deste modo consegue-se obter hidrogénio e oxigénio a partir da água.

As reacções químicas que ocorrem com absorção de energia, sob a forma de calor, logo diminuição de temperatura, dizem-se reacções endotérmicas (endo = para dentro) ou endoenergéticas.

A fotossíntese, também é um processo endoenergético onde a transformação de água em açucares realiza-se somente na presença da luz solar.

As reacções químicas que libertam energia, sob a forma de calor e portanto, acompanhadas por um aumento de temperatura, dizem-se reacções exotérmicas (exo=para fora) ou exoenergéticas.

As reacções de combustão são exemplos de reacções exotérmicas muito importantes no nosso dia-a-dia.

A energia fornecida nas combustões é utilizada em variadíssimas situações, como, por exemplo, na preparação de alimentos, no aquecimento, na obtenção de energia para mover os carros, na obtenção de energia eléctrica nas centrias termoeléctricas, etc.

A madeira a arder liberta calor, logo a combustão da madeira é uma reacção exoenergética.

A velocidade das reacções

Chama-se velocidade de reacção à maior ou menor rapidez com que os reagentes se transformam em produtos da reacção.

Uma primeira classificação das reacções quanto à sua velocidade é dizer se é lenta ou rápida.

Existem reacções químicas que se produzem quase instantaneamente, e, portanto, muito rapidamente os reagentes se transformam em produtos - reacção rápida.

Outras reacções demoram, por vezes anos até que os reagentes se transformam em produtos – reacção lenta.

Exemplos:

O fogo de artifício é uma reacção rápida.

A formação de verdete nas estátuas é uma reacção lenta.

Medir a velocidade de uma reacção química

Para medir a velocidade de uma reacção química é necessário saber a quantidade de um produto que se formou durante um espaço de tempo.

Por definição, a velocidade de reacção traduz-se pelo seguinte:

Velocidade de reacção = quantidade de produto formado tempo que demorou a formar-se

Factores que afectam a velocidade das reacções

São: a Concentração, a área superficial, a temperatura, a luz e a presença de catalisadores e inibidores.

Efeito da concentração dos reagentes

A concentração dos reagentes representa a quantidade de reagentes que existe num volume de solução. Quanto maior for a quantidade de reagente em solução, maior será a concentração.

Efeito da área superficial num sólido

Quando um dos reagentes é sólido, pode aumentar-se a sua área superficial (a quantidade de área de superfície exterior) aumentando o estado de divisão do reagente. Quanto mais dividido estiver o sólido, maior é a sua área superficial.

Quanto maior for o estado de divisão de um sólido, maior será a sua área de superfície que estará em contacto com o outro reagente e maior será o número de colisões, o que aumentará a velocidade da reacção.

Efeito da Luz

A luz aumenta a velocidade com que as partículas se movem, logo aumentando o número de colisões eficazes e, portanto, a velocidade das reacções químicas.

O efeito da luz na velocidade das reacções pode ser verificado na fotossíntese. Nas plantas expostas à luz, aumenta a velocidade da fotossíntese. Também a decomposição de alguns plásticos biodegradáveis é muito rápida na presença de luz.

Efeito da Temperatura

Em geral, a temperatura influencia a velocidade da reacção, visto que afecta a agitação das partículas que intervêm na reacção, influenciando o número de colisões eficazes.

Quanto mais elevada for a temperatura, maior é a agitação e, portanto, maior a possibilidade de haver colisões eficazes, aumentando a velocidade das reacções.

Efeito da natureza dos reagentes

A velocidade de uma reacção depende da natureza dos reagentes que nela intervêm.

O reagente por nós escolhido para efectuar uma reacção química também pode alterar a velocidade dessa reacção.

Por exemplo, verifica-se que a evaporação de uma quantidade de álcool etílico por aquecimento é mais rápida do que a evaporação por aquecimento de igual quantidade de água. Isto é, neste caso foi alterada a natureza da substância.

Efeito dos catalisadores

Um catalisador é uma substancia que intervém na reacção para alterar a sua velocidade, mas não se transforma nela. Um catalisador que aumenta a velocidade da reacção é um catalisador positivo.

Um catalisador que diminui a velocidade de reacção é um catalisador negativo ou inibidor.

Face a estas características e às exigências do nosso quotidiano, em diminuir a velocidade da reacção de decomposição dos alimentos, utilizam-se certas substâncias para se conservarem os alimentos – os chamados inibidores caseiros.

Por exemplo, desde há muito que o Homem utiliza o açúcar e o sal, como “conservantes”.