Estudo da Velocidade das reações químicas.

A cinética química é a área da química que estuda a velocidade das reações químicas, ou seja, para isso são realizadas medidas de quantidade de reagentes e/ou produtos, por meio de cálculos envolvendo unidades de massa (gramas), volume (litros), mol, concentrações (g/L ou mol/L) em função do tempo reacional. Na física a cinética é a medida da variação do espaço divido pelo tempo que ocorre a variação, já na química a cinética a velocidade de uma reação química é a medida pela taxa de formação de produtos ou pela taxa de consumo de reagentes. Essa velocidade pode ser afetada por uma variedade de fatores, incluindo a concentração dos reagentes, a temperatura, a pressão e a presença de catalisadores.

A cinética química utiliza modelos matemáticos para descrever a velocidade de uma reação química, assim esses modelos levam em consideração a estequiometria da reação, a energia de ativação necessária para que a reação ocorra e a influência dos fatores externos que afetam a velocidade da reação. A compreensão da cinética química é importante para a síntese de novos compostos, para a produção de materiais e para a otimização de processos químicos industriais. Além disso, a cinética química é fundamental para entender como os sistemas químicos evoluem com o tempo e como a vida é sustentada pela química dos processos bioquímicos.

Segue abaixo um possível roteiro para estudar cinética química:

1. Revise os conceitos básicos de reações químicas e equações químicas, pois, é necessário estar familiarizado com o significado das setas em uma equação química, bem como com os termos “reagente” e “produto”.
2. Estude os fatores que afetam a velocidade de uma reação química, tais como concentração dos reagentes, temperatura, pressão e presença de catalisadores. É importante entender como cada um desses fatores afeta a velocidade da reação.
3. Aprenda os conceitos fundamentais da cinética química, incluindo a lei de ação das massas e a teoria das colisões. Esses conceitos fornecem uma base matemática para entender a velocidade das reações químicas e como ela é afetada pelos diferentes fatores.
4. Estude os diferentes tipos de reações químicas e como a cinética química é aplicada a cada uma delas, por exemplo, a cinética química é utilizada na síntese de novos compostos, na produção de materiais e na otimização de processos químicos industriais. Caso precise revise o assunto de soluções para familiarizar com os termos: https://aquitemquimica.com.br/post/solucoes/
5. Familiarize-se com os métodos experimentais utilizados para medir a velocidade de uma reação química. Isso inclui técnicas como espectroscopia, titulação e análise de dados por meio de gráficos.
6. Faça exercícios práticos para aplicar os conceitos teóricos estudados. Resolva problemas de cinética química para praticar a aplicação da lei de ação das massas e da teoria das colisões em situações reais.
7. Por fim, acompanhe as pesquisas mais recentes na área de cinética química e suas aplicações. Isso pode ser feito por meio da leitura de artigos científicos, participação em congressos e conferências, além de seguir blogs e canais especializados em química.

Lembre-se de que a cinética química é uma área complexa e que exige dedicação e prática para ser compreendida. Com o roteiro acima, você poderá desenvolver uma boa base teórica e prática para entender como as reações químicas ocorrem e como a velocidade delas é afetada.

Vamos revisar questões de vestibular?

Para ter acesso ao acervo da Fuvest e conferir as questões de vestibulares anteriores, basta acessar o seguinte link: https://acervo.fuvest.br/fuvest/. Além disso, na página da Comvest da Unicamp, também é possível encontrar diversas avaliações dos vestibulares anteriores, disponíveis em: https://www.comvest.unicamp.br/vestibulares-anteriores/.

EXERCÍCIOS de Cinética Química selecionadas dos vestibulares:

1. (Pucrs Medicina 2023) 

Em relação aos medicamentos de liberação controlada, é desejável que a reação de absorção no organismo aconteça a uma velocidade pré-determinada e que a ação se mantenha uniforme por um período de tempo específico.

As empresas farmacêuticas utilizam diferentes tecnologias para permitir a liberação controlada. Em alguns casos, por exemplo, o medicamento possui um revestimento que se dissolve depois de um período para liberar as partículas de fármaco. O revestimento tem por objetivo controlar a velocidade da reação e liberar uniformemente o fármaco no organismo.

Considerando o texto apresentado, assinale V (verdadeiro) ou F (falso) para as afirmações a seguir.

(     ) Um fármaco constituído de partículas menores é absorvido mais lentamente pelo organismo do que outro com partículas maiores.

(     ) A área superficial em um medicamento sólido na forma de pó é maior do que a área superficial em um medicamento na forma de comprimido.

(     ) Quanto maior a espessura do revestimento do fármaco, maior o tempo para o fármaco ser absorvido pelo organismo.

O correto preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é

a) V – F – F   

b) F – V – V   

c) F – V – F   

d) V – F – V   

2. (Unesp 2023) 

O primeiro cientista que estudou a influência da temperatura sobre a velocidade das reações foi Jacobus van’t Hoff, no final do século XIX. Ele chegou por meio de seus estudos à seguinte regra empírica:

Regra de van’t Hoff: Um aumento de 10 °C na temperatura em que uma reação química ocorre faz com que a velocidade da reação dobre.

(https://mundoeducacao.uol.com.br. Adaptado.)

Uma pessoa cozinhou 0,5 kg de feijão-preto em uma panela comum ao nível do mar. Esse cozimento levou 3 horas, a partir da ebulição da água.

Considerando a regra de van’t Hoff e que em uma panela de pressão a temperatura de ebulição da água pode chegar a 120 °C, caso essa pessoa tivesse utilizado uma panela de pressão para cozinhar o feijão, o tempo de cozimento seria cerca de

a) 15 min.   

b) 39 min.   

c) 45 min.   

d) 60 min.   

e) 75 min.   

3. (Fuvest 2023) 

O cientista Richard Feynman, prêmio Nobel de Física em 1965, fez comentários sobre o processo de combustão em uma entrevista chamada Fun to Imagine. Segundo ele, à primeira vista, é impressionante pensar que os átomos de carbono de uma árvore não entram em combustão com o oxigênio da atmosfera de forma espontânea, já que existe uma grande afinidade entre essas espécies para a formação de CO₂. Entretanto, quando a reação tem início, o fogo se espalha facilmente.

Essa aparente contradição pode ser explicada pois  

a) a reação depende de um processo que concentre o carbono para ocorrer.    

b) o fogo torna a reação desfavorável.    

c) o fogo depende da presença de CO₂ para começar.    

d) o átomo de carbono da árvore é muito mais resistente ao O₂ do que os átomos de carbono dispersos no fogo.    

e) a reação precisa de uma energia de ativação para começar.   

4. (Uece 2022) 

No laboratório de Química, foi realizada uma experiência sobre a decomposição da água oxigenada, cujo procedimento foi o seguinte:

1. Em um prato, adicionou-se, separadamente, metade de uma batata crua e metade de uma batata cozida.

2. Em outro prato adicionou-se, também separadamente, um pedaço de fígado cru e outro pedaço de fígado cozido.

3. Em cada um dos 4 alimentos, adicionou-se 3 gotas de água oxigenada.

4. Observou-se que a água oxigenada, ao entrar em contato com os alimentos crus, começou a apresentar efervescência quase que instantaneamente.

Com relação a essa experiência, é correto dizer que

a) a efervescência caracteriza a decomposição do peróxido de hidrogênio e liberação do gás hidrogênio.   

b) a decomposição ocorre espontaneamente, na presença da luz do Sol, em uma reação muito rápida.   

c) a decomposição da água oxigenada ocorre, em menor tempo, pela ação da enzima catalase, presente em células animais e vegetais.   

d) a catalase atua como um inibidor, reduzindo a velocidade da reação química.   

5. (Unesp 2022) 

Considere o seguinte procedimento, realizado para a obtenção de óleo de amendoim em pequena escala.

1. Remover as cascas e as peles dos grãos de amendoim.

2. Transferir os grãos para um almofariz, acrescentar etanol e triturar bem com um pistilo.

3. Coar a mistura do almofariz, recolhendo o líquido coado em um prato.

4. Deixar o prato exposto ao ambiente até que o etanol evapore completamente.

5. Recolher, com uma seringa, o óleo de amendoim que restou no prato.

A trituração dos grãos favorece a dissolução do óleo no etanol, pois __________ a superfície de contato, tornando o processo de separação de misturas, chamado __________, mais rápido. A separação da mistura do óleo com o álcool é possível porque o etanol possui maior __________ do que o óleo.

As lacunas do texto são preenchidas, respectivamente, por:

a) diminui – extração com solvente – pressão de vapor.   

b) aumenta – extração com solvente – temperatura de ebulição.   

c) aumenta – extração com solvente – pressão de vapor.   

d) aumenta – filtração – temperatura de ebulição.   

e) diminui – filtração – pressão de vapor.   

6. (Unichristus – Medicina 2022) 

O molibdênio é um mineral importante no metabolismo das proteínas. Ele ajuda na proteção das células sendo útil para eliminar as toxinas do organismo, o que contribui para combater o envelhecimento precoce. Isso acontece porque o molibdênio ativa enzimas que têm papel antioxidante no sangue, neutralizando os radicais livres, que aderem às células saudáveis, prevenindo-as de várias doenças, entre elas o câncer.

Disponível em: https://www.tuasaude.com/molibdenio. Acesso em: 5 jul. 2021 (adaptado).

De acordo com o texto, pode-se afirmar que o molibdênio atua como

a) inibidor.   

b) anticatalisador.   

c) catalisador.   

d) promotor.   

e) veneno.   

7. (Fatec 2022) 

Um grupo de alunos construiu um biodigestor a partir de garrafas de polietileno tereftalato (PET) e galões de água para reaproveitar resíduos alimentares da escola.

No entanto, após uma semana, não observavam formação de biogás como era esperado. Para melhorar a eficiência do biodigestor, os alunos decidiram fazer uma adaptação no gerador de biogás. O biodigestor foi envolvido com saco plástico preto e exposto à radiação solar. Com essa configuração, após dois dias, foram observadas as primeiras bolhas.

Com base na adaptação feita pelos alunos, é correto afirmar que o fator cinético que contribuiu para aumentar a velocidade das reações que ocorreram no biodigestor foi a

a) luz.   

b) umidade.   

c) temperatura.   

d) forma do recipiente.   

e) área da superfície do gerador.   

8. (Unicamp 2023) 

A caiação ou pintura com cal hidratada (Ca(OH)₂) é uma das formas mais antigas para o revestimento da fachada de edifícios. A cal virgem (CaO) – produzida a partir do aquecimento do calcário (CaCO₃) –, ao ser colocada em água, forma a cal hidratada que, uma vez aplicada à parede e em contato com o CO₂ do ar atmosférico, vai se transformando em seu precursor, o carbonato de cálcio. Dessa forma, o carbonato de cálcio fica aderido à parede, protegendo-a, conservando-a e embelezando-a.

Considere as equações a seguir:

I) CaCO₃ –> CaO + CO₂ DH = 178 kJ/ mol

II) CaO + H₂O –> Ca(OH)₂ DH = – 109 KJ/mol

III) Ca(OH)₂ + CO₂ –> CaCO₃ + H₂O DH = ?

Levando em conta apenas as equações do processo de transformação e produção do carbonato de cálcio (equações I a III), pode-se afirmar que o processo

a) pode ser considerado carbono neutro e que a última equação representa uma reação que levaria ao aquecimento da parede onde a cal foi aplicada.    

b) pode ser considerado carbono neutro e que a última equação representa uma reação que levaria ao resfriamento da parede onde a cal foi aplicada.   

c) não pode ser considerado carbono neutro e que a última equação representa uma reação que levaria ao aquecimento da parede onde a cal foi aplicada.   

d) não pode ser considerado carbono neutro e que a última equação representa uma reação que levaria ao resfriamento da parede onde a cal foi aplicada.   

9. (FUVEST 2024) 

Apesar de a África ser considerada o berço das civilizações e existirem indícios de conhecimentos elementares de Química no sul do continente cerca de 100.000 anos atrás, os conhecimentos químicos ensinados são eurocentristas. Entretanto, uma das grandes contribuições para o estudo de reatividade química é atribuída ao químico egípcio Ahmed Hassan Zewail, agraciado com o prêmio Nobel em 1999 por seus estudos de reações químicas usando uma técnica conhecida como espectroscopia de femtossegundos. Essa técnica possibilita identificar espécies com tempo de vida curto utilizando pulsos de laser com duração de 10⁻¹⁵ s.

Essa contribuição é relevante para o estudo de reações químicas, pois

a) todos os processos químicos são extremamente rápidos e não podem ser estudados por técnicas que não sejam em femtossegundos.   

b) as reações químicas podem passar por espécies instáveis e com pouco tempo de vida.   

c) o tempo existente para analisar os produtos de uma reação depende apenas da quantidade de produtos formada.   

d) permite entender como reagentes específicos se comportam frente a processos reacionais que são extremamente lentos.   

e) apenas com uma técnica tão rápida é possível analisar o grau de pureza dos reagentes isolados.   

10. (PUCPR Medicina 2023) 

Observe a tirinha de Maurício de Sousa.

Do ponto de vista cinético, ao atritar as pedras, Piteco

a) introduz no sistema (gravetos) um catalisador homogêneo, aumentando a superfície de contato entre os reagentes gasosos, acelerando o processo de combustão.   

b) introduz no sistema (gravetos) um inibidor catalítico, dificultando o contato entre os reagentes gasosos, retardando assim o processo de combustão.    

c) não facilita nem dificulta o processo de combustão, uma vez que essa reação química somente ocorrerá no segundo quadro, quando Piteco, ao assoprar, introduzir oxigênio a ela.   

d) ao atritar as pedras, aumenta a temperatura da vizinhança, forçando o sistema (gravetos) a receber calor, fazendo com que o processo de combustão se torne endotérmico.   

e) fornece a energia necessária ao sistema (gravetos) para iniciar a reação.   

11. (ITA 2023) 

Sabe-se que a constante de velocidade (k) de uma reação é função da temperatura (T) conforme a Lei de Arrhenius:

K = Ae (-Ea/RT)

em que A é o fator de frequência e E_a é a energia de ativação. Em um estudo cinético, observou-se que a velocidade de uma determinada reação aumenta 1000 vezes quando a temperatura do meio reacional aumenta de 400 K para 500 K, permanecendo constantes todos os demais parâmetros iniciais. Assinale a opção que apresenta a energia de ativação desta reação, em kcal/mol considerando que A e E_a não dependem da temperatura. 

a) 7,3.   

b) 17,3.   

c) 27,3.   

d) 37,3.    

e) 47,3.   

Gabarito:

1: [B]

2: [C]

3: [E]

4: [C]

5: [C]

6: [D]

7: [C]

8:[A]

9: [B]

10: [E]

11: [C]

Sugestão de vídeo:

Cinética Química – lei de velocidade