Introdução à Química
Objetivo
- Explicar como a concentração, a área da superfície, a pressão, a temperatura, e a adição de catalisadores afetam a taxa de reação
Pontos-Chave
- Quando as concentrações dos reagentes são levantadas, a reação ocorre mais rapidamente. Isto é devido a um aumento no número de moléculas que têm a energia mínima necessária. Para os gases, o aumento da pressão tem o mesmo efeito que o aumento da concentração.quando os sólidos e líquidos reagem, o aumento da superfície do sólido aumentará a taxa de reacção. Uma diminuição no tamanho das partículas causa um aumento na área total da superfície do sólido.o aumento da temperatura de reacção em 10 ° C pode duplicar ou triplicar a taxa de reacção. Isto é devido a um aumento no número de partículas que têm a energia mínima necessária. A taxa de reação diminui com uma diminuição na temperatura.os catalisadores podem baixar a energia de ativação e aumentar a taxa de reação sem serem consumidos na reação.as diferenças nas estruturas inerentes dos reagentes podem levar a diferenças nas taxas de reação. Moléculas unidas por ligações mais fortes terão taxas de reação mais baixas do que as moléculas unidas por ligações mais fracas, devido ao aumento da quantidade de energia necessária para quebrar as ligações mais fortes.
Termos
- catalystA substância que aumenta a taxa de uma reacção química sem ser consumida no processo.energia de ativação
a quantidade mínima de energia que as moléculas devem ter para que uma reação ocorra em uma colisão.
concentrações de reagentes
aumento das concentrações de reagentes faz com que a reacção ocorra a uma velocidade mais rápida. Para que uma reação química ocorra, deve haver um certo número de moléculas com energias iguais ou superiores à energia de ativação. Com um aumento na concentração, o número de moléculas com a energia mínima necessária vai aumentar, e portanto a taxa da reação vai aumentar. Por exemplo, se um em um milhão de partículas tem energia de ativação suficiente, então de 100 milhões de partículas, apenas 100 irão reagir. No entanto, se você tiver 200 milhões dessas partículas dentro do mesmo volume, então 200 delas reagem. Ao duplicar a concentração, a taxa de reação também duplicou.
superfície
em uma reação entre um sólido e um líquido, a área de superfície do sólido acabará por impactar a velocidade da reação. Isto porque o líquido e o sólido podem esbarrar um no outro apenas na interface líquido-sólido, que está na superfície do sólido. As moléculas sólidas presas no corpo do sólido não podem reagir. Portanto, aumentar a área de superfície do sólido irá expor mais moléculas sólidas para o líquido, o que permite uma reação mais rápida.por exemplo, considere um tijolo de 6 x 6 x 2 polegadas. A área das superfícies expostas do tijolo é de 4 (6\vezes 2)+2(6\vezes 6)=120\;cm^2. Quando o tijolo é desmontado em nove cubos menores, no entanto, cada cubo tem uma superfície de 6(2 \vezes 2) = 24\ cm^2, de modo que a superfície total dos nove cubos é de 9 \vezes 24 = 216\ cm^2.isto mostra que a área total da superfície exposta aumentará quando um corpo maior é dividido em pedaços menores. Por conseguinte, uma vez que ocorre uma reacção na superfície de uma substância, o aumento da área superficial deve aumentar a quantidade de substância disponível para reagir, aumentando assim a taxa da reacção também.
pressão
aumentar a pressão para uma reacção envolvendo gases irá aumentar a taxa de reacção. À medida que aumenta a pressão de um gás, diminui-se o seu volume (PV=nRT; P E V estão inversamente relacionados), enquanto o número de partículas (n) permanece inalterado. Portanto, o aumento da pressão aumenta a concentração do gás (n / V), e garante que as moléculas de gás colidem mais frequentemente. Tenha em mente que esta lógica só funciona para gases, que são altamente compressíveis; mudar a pressão para uma reação que envolve apenas sólidos ou líquidos não tem efeito na taxa de reação.
Temperatura
foi observado experimentalmente que um aumento de 10 °C na temperatura normalmente duplica ou triplica a velocidade de uma reação entre as moléculas. A energia mínima necessária para uma reação prosseguir, conhecida como a energia de ativação, permanece a mesma com o aumento da temperatura. No entanto, o aumento médio da energia cinética das partículas causada pelo calor absorvido significa que uma maior proporção das moléculas reagentes tem agora a energia mínima necessária para colidir e reagir. Um aumento na temperatura causa um aumento nos níveis de energia das moléculas envolvidas na reação, de modo que a taxa da reação aumenta. Da mesma forma, a taxa de reação irá diminuir com uma diminuição na temperatura.
presença ou ausência de um catalisador
catalisadores são substâncias que aumentam a taxa de reação reduzindo a energia de ativação necessária para a reação ocorrer. Um catalisador não é destruído ou alterado durante uma reação, então ele pode ser usado novamente. Por exemplo, em condições normais, H2 e O2 não se combinam. No entanto, eles se combinam na presença de uma pequena quantidade de platina, que atua como um catalisador, e a reação então ocorre rapidamente.
a natureza dos reagentes
As substâncias diferem marcadamente nas taxas a que sofrem alterações químicas. As diferenças de reatividade entre reações podem ser atribuídas às diferentes estruturas dos materiais envolvidos; por exemplo, se as substâncias estão em solução ou em questões de Estado Sólido. Outro fator tem a ver com as forças de ligação relativas dentro das moléculas dos reagentes. Por exemplo, uma reação entre moléculas com átomos que estão ligados por fortes ligações covalentes ocorrerá a uma taxa mais lenta do que uma reação entre moléculas com átomos que estão ligados por ligações covalentes fracas. Isto é devido ao fato de que é preciso mais energia para quebrar as ligações das moléculas fortemente ligadas.