Fatores que Influenciam a Velocidade da Reação

1. O que realmente altera a velocidade?

Agora que a gente entendeu como uma reação acontece e por que nem todo choque entre moléculas gera produto, vem a pergunta que não quer calar:

Dá pra fazer essa reação acontecer mais rápido?

A resposta é: sim!

Existem alguns fatores que a gente pode alterar para aumentar ou diminuir a velocidade de uma reação química.

Se você quiser acelerar uma reação, o segredo é simples: aumente a frequência de colisões efetivas.

Tudo que aumente a chance de sua solução ter uma colisão efetiva aumenta a velocidade de sua reação. 

Neste capítulo, vamos ver quais são esses fatores e como eles influenciam a velocidade.

2. Temperatura

Esse é fácil de entender: quanto maior a temperatura, mais rápidas as moléculas se movem.

Imagina uma sala com 10 pessoas. Se elas estão paradas, é muito difícil que elas se choquem, correto?

Agora coloque 10 crianças correndo que nem doidas dentro da sala, a chance de duas delas se chocarem é muito maior.

Se a temperatura aumenta a agitação das moléculas, então quanto maior a temperatura, maior a chance de colisões efetivas ocorrerem.

3. Superfície de contato

Quanto maior for a superfície de contato entre os reagentes, maior a chance de colisões entre as partículas.

Se a área for maior, é como se mais partículas estivessem sujeitas a sofrerem colisões efetivas ao mesmo tempo.

Isso naturalmente aumentaria a velocidade da reação.

Esse tópico costuma ser muito cobrado em perguntas teóricas, então vou te mostrar vários exemplos que são respondidos por esse conceito.

Se você coloca um comprimido efervescente em água, vamos dizer que ele demora 60 segundos para dissolver completamente.

Mas se você triturar o comprimido e colocar o pó em água, ele se dissolve muito mais rápido, vamos dizer 20 segundos.

Por que? 

Justamente pela superfície de contato maior. 

Com o comprimido quebrado, a água pode agir em todas as partículas do pó ao mesmo tempo, 

enquanto que, nele inteiro, ela só poderia agir em cima da superfície externa.

Outros exemplos?

Um pedaço de carne que fica pronto mais rápido quando está fatiado comparado com a peça toda no fogo;

Um pó de ferro que enferruja mais rápido que uma barra de ferro;

Uma serragem que pega fogo muito mais rápido que um tronco. 

Todos seguem o mesmo princípio: área de contato maior = maior velocidade. 

Esse fator se aplica quando os reagentes estão em fases diferentes (como sólido + líquido ou sólido + gás).

Mas isso fica a título de curiosidade, vamos para o próximo fator!

4. Concentração dos Reagentes

Terceiro fator e outro muito óbvio também!

Se 10 crianças correndo já tinha chance de se colidirem, imagina colocar 20, 30, 100...

Quanto mais partículas de reagente houver no sistema, maior a chance delas se encontrarem e colidirem efetivamente.

Simples assim.

Se você dobra a concentração, dobra a chance de choques que atinjam a energia de ativação.

Com mais choques, a velocidade tende a aumentar.

5. Pressão

Em sistemas gasosos, aumentar a pressão significa diminuir o espaço/volume entre as moléculas.

Já que estamos usando a analogia de crianças dentro de uma sala, vamos continuar com ela.

Se elas estão correndo dentro de uma sala grande, a chance de colidirem é uma.

Se, do nada, a sala se torna bem menor, a chance de colidirem é outra e, obviamente, muito maior do que antes.

Ou seja, mais chance de colisões, mais velocidade.

Mas reforçando: aumentar a pressão só afeta gases. Em sólidos e líquidos, não faz diferença significativa.

6. Presença de Catalisador

Por fim, o último fator que influencia na velocidade de uma reação química, os catalisadores.

Catalisadores são substâncias que entram em uma reação para diminuir a energia de ativação.

E se a energia de ativação se torna menor, isso facilita a reação, correto?

Vamos entender como isso funciona com um exemplo.

Em uma solução imaginária, nós temos 10 partículas de reagentes A, que precisam alcançar uma energia mínima de 50 J para virarem B.

Nas condições atuais, nós temos 5 partículas que chegam a 20 J, 3 partículas que chegam a 40 J e 2 partículas que chegam a 50 J.

Em outras palavras, a reação é de 2 partículas A se transformando em B.

O que vimos até agora foram formas de aumentar a quantidade de partículas que chegam a 50 J.

Se eu aumento a temperatura, a energia de cada uma das 10 aumenta;

se eu aumento a concentração, eu passo a ter 20 partículas se chocando e a energia de cada uma delas se torna maior, ...

Agora o catalisador é único porque ele não mexe na energia dos reagentes, ele mexe na energia final.

Se eu coloco um catalisador nessa reação imaginária, a energia de ativação cai de 50 J para 35 J.

Então, nessas mesmas condições, 5 partículas reagem ao invés de apenas 2 (as 3 que alcançam 40 J e as 2 que alcançam 50 J).

Entendeu a magia do catalisador?

Eles não são consumidos na reação, e não alteram o rendimento (quantidade de produto final).

Eles apenas fazem a reação acontecer mais rápido.

A gente vai ter um capítulo só para falar dos tipos de catálise e de uns tipos especiais de catalisadores.

Então, para agora, tatue na alma a penas isso:

Catalisador aumenta a velocidade porque diminui a EA, mas ele não participa da equação global da reação e não altera o rendimento.

7. Distribuição de Maxwell-Boltzmann

Para terminar nosso capítulo, vou te apresentar um gráfico muito comum na cinética química,

que é um gráfico de Energia Cinética x Número de Moléculas.

Não teve o exemplo anterior que eu fiz, dizendo quanto de energia cada molécula tinha? É isso que esse gráfico representa.

A distribuição das energias que cada molécula possui em um sistema é chamado de distribuição de Maxwell-Boltzmann

e enxergar isso em um gráfico é bom porque você consegue ver quantas moléculas possuem energia suficiente para superar a barreira da energia de ativação (EA).

Ao comparar esses dois tracejados, como saber qual tem uma temperatura maior?

A resposta é simples, aquele que tem mais moléculas atingindo a energia de ativação.

Ou seja, por mais contraintuitivo que pareça, a temperatura T2 é maior,

já que menos moléculas estão alcançando energias pequenas e mais moléculas estão alcançando ao menos a energia de ativação fixada no gráfico.

Moral da história, vimos 5 fatores que influenciam a velocidade de uma reação: temperatura, pressão, concentração, área de contato e catalisador.

Entender como cada um deles influencia e saber interpretar o gráfico de distribuição de Maxwell-Boltzmann fará você acertar qualquer questão sobre isso.