Planejativo

Cinética química: Visão geral

Entalpia

Lei de Hess

Entalpia de Ligação

Soluções: classificação e solubilidade

Unidades de concentração

Diluição de soluções

Mistura de soluções

Cinética química: Velocidade média e Lei da velocidade

Noções e cálculos de equilíbrio químico

Deslocamento de equilíbrio

Equilíbrio iônico da água, pH e pOH

Hidrólise de sais

Equilíbrio iônico e Produto de Solubilidade (Kps)

Soluções tampão e Titulação

Número de oxidação (NOX)

Reações e Balanceamento por oxirredução

Pilhas

Eletrólise ígnea

Eletrólise aquosa

Eletrólise com eletrodos reativos

Estequiometria da eletrólise

Propriedades coligativas

Coloides

Alguns pontos-chave dessa matéria para o ENEM que devem ser levados em conta ao estudarmos são:

Um belo mapa mental com alguns dos conceitos chaves que veremos em cinética química! Fonte: 

Hoje vamos abordar um tema super legal e importante no mundo da Química: a Cinética Química. O que ela estuda, vocês podem perguntar? Bem, ela investiga a rapidez das reações químicas, o que as faz serem rápidas ou lentas, e ainda, como podemos controlar essa velocidade. Parece empolgante, não é?

Em nosso dia a dia, vemos uma variedade de reações que ocorrem em velocidades diferentes. Alguns eventos acontecem muito rápido, como a explosão da nitroglicerina - você piscou, já aconteceu! Já outras reações são mais como uma corrida de tartarugas, acontecem lentamente, como a reação do gás hidrogênio com o oxigênio para formar água.

Devido a essa diversidade na velocidade das reações, usamos diferentes unidades de tempo para descrevê-las. Por exemplo, para expressar o tempo de formação do petróleo, que é uma reação lenta, usamos unidades como "anos", ou ainda, seus múltiplos como "séculos" ou "milênios". Agora, se quisermos medir a velocidade da explosão de pólvora, "segundos" ou até "microssegundos" seriam as unidades mais adequadas.

Com base na velocidade, classificamos as reações em três categorias: rápidas ou instantâneas, moderadas e lentas. Pensem nos exemplos que vocês encontram no dia a dia para cada categoria, vai ser um ótimo exercício!

Exemplos de reações rápidas, moderadas e lentas! Fonte: 

Estudar a Cinética Química é como aprender a ser um maestro de uma orquestra química, pois conhecendo as velocidades das reações, podemos interferir quando necessário. Isso é muito usado na indústria, por exemplo, onde acelerar reações lentas pode ser benéfico para a produção. Em outros casos, especialmente quando as reações podem ser prejudiciais ao meio ambiente ou a nós mesmos, queremos atrasá-las o máximo possível.

Até em nossa rotina doméstica, aplicamos esses princípios. Quando guardamos alimentos na geladeira, estamos na verdade reduzindo a velocidade de decomposição deles. E quando usamos a panela de pressão para cozinhar o feijão mais rápido, estamos aumentando a velocidade da reação de cozimento.

Portanto, a Cinética Química é esse campo fascinante que explora os fatores que influenciam a rapidez das reações químicas e como elas acontecem. E é isso que vamos continuar explorando juntos em nossas próximas aulas!

Um breve mapa mental sobre a Teoria das Colisões! Fonte: 

Vamos continuar nossa viagem pelo mundo fascinante da Cinética Química. Hoje, vamos ver o que realmente precisa acontecer para que uma reação química ocorra. Vamos começar com um exemplo prático, ok?

Imaginem que vocês vão cozinhar. Vocês ligam o fogão, que usa o GLP, ou Gás Liquefeito de Petróleo (que é uma mistura dos gases propano e butano). O oxigênio do ar é essencial para que o gás do fogão queime, ou seja, para a reação de combustão ocorrer. No entanto, apenas ligar o fogão não causa a reação. O gás se mistura com o ar, mas nada acontece. Então, o que está faltando?

Aqui é onde entra a teoria das colisões, que nos dá uma visão em nível microscópico de como as reações ocorrem. Segundo essa teoria, para que a reação química ocorra, as partículas (moléculas, átomos, íons etc.) dos reagentes precisam colidir entre si. No entanto, não é qualquer colisão que vai resultar em uma reação. Ela precisa ser uma colisão efetiva, acontecer na direção correta e com energia suficiente.

Podemos imaginar vários cenários em que as partículas de determinados reagentes colidem. Porém, nem todas essas colisões resultarão em uma reação química. Algumas podem não ter a orientação correta ou a energia necessária.

Mas, o que queremos dizer com energia necessária? Estamos falando da 

, que é a quantidade mínima de energia que deve ser fornecida aos reagentes para romper suas ligações existentes e formar novas ligações, resultando na formação dos produtos.

Vamos voltar ao exemplo do fogão: a reação de combustão entre o oxigênio e o gás de cozinha só acontece depois que acendemos o fósforo. Ao fazer isso, estamos fornecendo a energia necessária para que as partículas colidam de maneira efetiva. A energia liberada por essa reação fornece as condições para que outras moléculas continuem reagindo, até que um dos reagentes acabe.

Agora, se a colisão entre as partículas ocorrer com a geometria e energia corretas, forma-se uma substância intermediária entre os reagentes e os produtos. Chamamos essa substância de complexo ativado. A estrutura do complexo ativado é instável, pois as ligações dos reagentes estão sendo quebradas enquanto as ligações dos produtos estão sendo formadas.

Então, lembrem-se: quanto maior a energia necessária para formar o complexo ativado, mais lenta será a reação e mais difícil será para ela ocorrer.

Para terminar a aula de hoje, lembrem-se também que a velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao número de colisões efetivas. Isso significa que qualquer coisa que aumente o número de colisões efetivas também aumentará a velocidade da reação. Por exemplo, ao aumentarmos a temperatura, as moléculas dos reagentes se movem mais rapidamente, colidem mais e, assim, a reação acontece mais rapidamente.

Entenderam? Essas são as peças básicas para entender como as reações químicas acontecem e como a Cinética Química estuda esses processos.

Vamos continuar com nossa exploração da cinética química, focando nas condições necessárias para uma reação química acontecer. Lembrem-se que, para uma reação ocorrer, os compostos precisam ter a chance de interagir e precisam ser compatíveis quimicamente. Mas isso não é suficiente!

Pensem no exemplo de abrir um fogão a gás. O gás que sai do fogão não pega fogo apenas entrando em contato com o oxigênio do ar. Precisamos de um fósforo aceso para iniciar a reação. Por que isso acontece?

Bem, para que uma reação química ocorra, os reagentes devem ter energia suficiente, que é conhecida como energia de ativação (Ea). Essa é a energia mínima necessária para quebrar as ligações dos reagentes e permitir a formação dos produtos. Ou seja, a energia de ativação é a energia mínima necessária que se deve fornecer aos reagentes para formar o compelxo ativado!

Quando uma reação acontece, existe uma etapa intermediária onde as ligações dos reagentes estão se quebrando e as novas ligações estão se formando. Chamamos essa etapa de "complexo ativado", como visto acima!

No exemplo do fogão a gás, o gás e o oxigênio tinham menos energia do que a energia de ativação necessária para a reação de combustão. Quando aproximamos o fósforo aceso, fornecemos energia suficiente para iniciar a reação.

Vejam, a energia de ativação funciona como uma espécie de barreira para a reação. Quanto maior a energia de ativação, mais difícil é para a reação ocorrer e mais lenta será a reação. Por outro lado, se a energia de ativação for baixa, a reação acontecerá mais rapidamente.

Em algumas reações, os reagentes já têm a energia mínima necessária quando entram em contato, então a reação começa imediatamente sem a necessidade de fornecer energia extra ao sistema.

A energia de ativação varia de uma reação para outra e pode assumir várias formas. Por exemplo, pode ser calor, luz (como na decomposição da água oxigenada), ou até mesmo atrito (como no acendimento de um fósforo).

Geralmente, representamos a energia de ativação e o complexo ativado em um gráfico, que ilustra esse "obstáculo" para a reação.

Podemos calcular a energia de ativação (Ea) como a diferença entre a energia necessária para iniciar a reação (E) e a energia contida nos reagentes (Ep). Em outras palavras, Ea = E - Ep.

Se a diferença E - Ep for maior que a energia de ativação, a reação será exotérmica, liberando calor.

Mas se a diferença E - Ep for menor que a energia de ativação, a reação será endotérmica, absorvendo calor.

b) Fatores que influenciam a velocidade das reações

Alguns dos fatores que influenciam a velocidade das reações. Fonte: 

Vamos falar agora sobre alguns fatores que podem influenciar a velocidade das reações químicas. Isso é parte do que faz a cinética química tão interessante e útil - se conhecemos os fatores que influenciam a velocidade das reações, podemos controlá-las melhor!

Então, em resumo, a velocidade de uma reação química pode ser afetada pela temperatura, superfície de contato, concentração dos reagentes e pela presença de catalisadores. Entender esses fatores nos ajuda a controlar melhor as reações, seja para acelerá-las ou retardá-las, dependendo do que precisamos. Isso é parte da razão pela qual a cinética química é tão útil na indústria, na medicina, na cozinha, e em muitas outras áreas da vida cotidiana.

Agora, pensemos nos catalisadores como verdadeiros heróis no mundo das reações químicas e biológicas. O superpoder deles é acelerar essas reações, sem que eles mesmos sofram qualquer alteração ou se desgastem no processo.

Os catalisadores biológicos, ou enzimas, são um exemplo de super-heroínas que trabalham no interior de nossas células. Elas têm a missão de transformar os nutrientes que consumimos em substâncias que nossas células possam usar. Cada enzima é uma especialista em sua área, atuando sobre um determinado "substrato" ou matéria-prima, assim como um chaveiro tem uma chave específica para cada fechadura. Entre essas super-heroínas, temos a amilase, a lipase, a desidrogenase e muitas outras.

Mas, assim como os super-heróis têm suas kryptonitas, as enzimas também têm condições que podem interferir em seu trabalho. Por exemplo, altas temperaturas podem danificá-las e baixas temperaturas podem deixá-las "congeladas" ou inativas. Elas também têm um pH ideal para trabalhar. No estômago, por exemplo, a pepsina, uma das enzimas que ajudam na digestão, gosta de trabalhar em um ambiente bem ácido, com pH em torno de 2.

Mas não são só os seres vivos que têm catalisadores! Na química, também temos catalisadores não biológicos, que são geralmente substâncias inorgânicas. Um exemplo é o sulfato de manganês, que acelera a reação entre o ácido oxálico e o permanganato de potássio em meio ácido.

E qual é a super habilidade desses catalisadores químicos? Eles reduzem a quantidade de energia necessária para que as reações ocorram, acelerando assim o processo. No entanto, é importante lembrar que eles não alteram o resultado final da reação, apenas fazem com que os produtos se formem mais rápido. Eles também não alteram o equilíbrio das reações, apenas aceleram o tempo para que esse equilíbrio seja atingido.

É como se os catalisadores fossem o equivalente a uma rodovia expressa: eles não mudam o seu destino, apenas permitem que você chegue lá mais rápido!

E aqui vai um fato impressionante: as enzimas podem acelerar as reações até um trilhão de vezes em comparação com a velocidade dessas reações sem catalisadores! Isso mesmo, um trilhão!

Além de serem importantes em nossos corpos, os catalisadores são usados em muitos processos industriais. Por exemplo, você já ouviu falar do conversor catalítico em carros? Ele acelera a conversão de gases poluentes em substâncias menos nocivas. Os catalisadores também são usados na produção de margarina, fertilizantes e muitos outros produtos.

Então, em resumo, os catalisadores, sejam eles biológicos ou químicos, são verdadeiros heróis que aceleram as reações químicas e biológicas, tornando nossas vidas mais fáceis e eficientes de muitas maneiras diferentes. E, como verdadeiros heróis, eles fazem todo esse trabalho duro sem se desgastarem no processo!

Os inibidores são substâncias que desaceleram ou até mesmo impedem as reações químicas. Eles são como um obstáculo na estrada que retarda a viagem dos reagentes ao seu destino. O efeito dos inibidores é muito semelhante ao oposto do que os catalisadores fazem.

Os inibidores podem ser reversíveis, o que significa que eles podem ser removidos, permitindo que a reação prossiga, ou irreversíveis, o que significa que uma vez que eles entram em ação, a reação é interrompida permanentemente.

Agora, vamos falar sobre os venenos. No contexto das reações químicas, um veneno é uma substância que inativa os catalisadores, bloqueando sua habilidade de acelerar a reação. Eles fazem isso ao se ligarem ao catalisador, de modo que o catalisador não pode mais entrar em contato com os reagentes.

Isso é muito semelhante ao que os venenos fazem em um contexto biológico. Por exemplo, um veneno de cobra pode conter enzimas que destroem tecidos, ou toxinas que bloqueiam os sinais nervosos, efetivamente "envenenando" o sistema de catalisadores do corpo.