Cinética Química – Exemplos

Será que se misturarmos óleo de soja, água e sal por algumas horas formará margarina?

Por que colocamos alguns alimentos no refrigerador?

Como um pedaço de pão francês se transforma em energia, em nosso organismo?

Embora as três perguntas pareçam não ter relação, elas estão intimamente relacionadas, quando o elo é a cinética química.

A cinética química busca entender os princípios que podem influenciar na velocidade de reações químicas. Ou seja, há reações químicas que podem ser aceleradas para que aconteçam em tempo útil para que seus produtos sejam usados pelo homem ou até mesmo serem retardadas, para que os produtos finais não sejam alcançados. Dessa forma, pode-se dizer que o estudo das variáveis que influenciam no aumento ou na diminuição da rapidez de uma reação química é conhecido como cinética química.

Praticamente todas as pessoas do mundo contemporâneo utilizam princípios de cinética química em sua vida cotidiana para se beneficiar de alguma forma. Quando usamos a geladeira e/ou freezer para conservar os alimentos por mais tempo, na verdade estamos diminuindo a temperatura na qual os alimentos estão expostos, prejudicando assim as reações de decomposição destes alimentos, preservando-os por muito mais tempo do que se estivessem a temperatura ambiente. A variação de temperatura é um dos fatores que podem influenciar na velocidade de uma reação química, mas como já foi dito, não é o único.

Fatores que influenciam na rapidez de uma reação química

Energia

Normalmente, se desejamos que uma reação química ocorra mais rapidamente, elevamos a temperatura em que os reagentes se encontram. Isso é bastante comum quando desejamos/necessitamos cozinhar um alimento. E se quisermos que a reação ocorra mais lentamente, basta diminuirmos a temperatura, como ocorre quando colocamos um alimento no refrigerador ou congelador (freezer). Mas por que as reações são influenciadas pela temperatura do sistema?

Quando a temperatura de um sistema é elevada, normalmente há o aumento do grau de agitação das partículas da matéria, seja no estado gasoso, líquido ou até mesmo sólido. Esse aumento de agitação das partículas favorece a maior colisão (com energia suficiente, denominada colisão efetiva) entre os reagentes e consequentemente, maior formação de produtos.

Há também a possibilidade de acelerar reações químicas através da luz ou até mesmo através de um fluxo de elétrons, ou seja, eletricidade. Uma reação favorecida pela luz e de grande importância para todas as formas de vida do nosso planeta é a fotossíntese. As reações influenciadas pela luz são denominadas reações fotoquímicas.

Outra possibilidade influenciar a velocidade de uma reação é através da eletricidade. As reações que são beneficiadas pela eletricidade são denominadas reações eletroquímicas. As reações eletroquímicas são bastante utilizadas em vários processos industriais, tais como a eletrogalvanização, que serve para depositar um elemento químico mais nobre sobre outro menos, tal como depositar cromo, prata ou ouro sobre ferro.

Por que colocamos alguns alimentos no refrigerador?

Para diminuir a temperatura do sistema e diminuir a rapidez em que ocorre as reações de decomposição dos alimentos.

Concentração dos reagentes

O aumento da concentração de um, ou todos os reagentes de uma reação faz com que a reação seja mais rápida. Provavelmente você já fez, ou viu alguém fazer churrasco utilizando carvão. Quando o carvão está iniciando a sua queima, é comum as pessoas ventilarem o sistema, para que a queima se propague mais rapidamente. Algumas pessoas usam ventilador, outras utilizam secadores de cabelo e há ainda aqueles que utilizam um utensílio rígido (como uma tampa de panela) para abanar, direcionando mais ar para a chama e há ainda, churrasqueiras que possuem um sistema de ventilação próprio, que propaga a queima por todo o carvão.

A queima do carvão é uma reação química denominada de combustão do carvão. A reação de combustão depende não só do carvão e energia para promover o início da queima, mas também de oxigênio, que está presente no ar atmosférico. E quando ventilamos o carvão em queima, estamos na verdade aumentando a concentração de oxigênio no sistema carvão/ oxigênio/chama, promovendo o aumento da rapidez (ou velocidade) da reação.

E por que ocorre esse aumento na rapidez? O aumento na rapidez da reação é devido ao aumento da quantidade de oxigênio disponível e aumento da possibilidade de choques efetivos entre os reagentes (carvão e gás oxigênio – O₂), que no nosso caso é o carvão e o oxigênio do ar. Dessa forma, quanto mais oxigênio presente no sistema, maior será a quantidade de choques efetivos e transformação em produtos (CO₂, H₂O, cinzas, compostos aromáticos voláteis e outros) e consequentemente, maior geração de energia, já que essa reação ocorre com liberação de grande quantidade de energia (processo exotérmico), como toda reação de combustão.

Presença de catalisador

Um catalisador é um composto químico utilizado para acelerar reações químicas. O catalisador não participa diretamente da reação, ou seja, normalmente ele não é consumido ou produzido durante a reação. O catalisador serve para facilitar a combinação dos reagentes, de determinada maneira, possibilitando que os produtos desejados sejam alcançados mais rapidamente, quando comparado com a reação sem a presença do catalisador.

Muitas reações presentes no nosso organismo são promovidas por catalisadores, enzimas, que favorecem reações de quebra e digestão de alimentos, como a lípase e protease, responsáveis pela quebra de proteína e lipídeos, respectivamente. Graças a essas e a outras enzimas o processo de digestão ocorre em apenas algumas horas e não em dias.

Como um pedaço de pão francês se transforma em energia, em nosso organismo?

Algumas enzimas são responsáveis pela quebra de carboidratos, transformando-os em glicose, que poderá ser metabolizado no organismo.

Na indústria, os catalisadores são muito importantes, pois eles fazem reações químicas durarem minutos ou poucas horas, enquanto na ausência de catalisadores, a reação poderia ocorrer em anos. O catalisador possibilita que reações ocorram em tempo hábil de uso pelo homem.

Os principais catalisadores utilizados na indústria ou em laboratórios são metais de transição, óxidos ou sais metálicos, ácidos e bases, além das enzimas, que são proteínas.

Há também uma espécie que atua de forma contrária aos catalisadores, que são os retardantes ou retardadores de velocidade de reações. Os retardadores são utilizados para diminuir a rapidez de reações que ocorrem de forma instantânea, impossibilitando o seu estudo ou até mesmo direcionando a reação para outros produtos.

Será que se misturarmos óleo de soja, água e sal por algumas horas formará margarina?

Certamente não formará margarina, mesmo deixando os componentes em agitação por anos. No entanto, a combinação  dos componentes pode se transformar em margarina, desde que utilize catalisadores para promover a reação, que ocorrerá em apenas alguns minutos.

[ratings]
Escrito por: Miguel A. Medeiros
Publicado em: 10 de agosto de 2015