Como se chama a quantidade mínima de energia necessária para que as moléculas possam reagir?

A teoria das colisões explica que, para que uma reação ocorra, as partículas dos reagentes devem colidir entre si com energia suficiente e orientação espacial apropriada.

Para que as reações químicas ocorram, é necessário primeiro que os reagentes que possuem afinidade química entrem em contato entre si. No entanto, ainda assim, a reação pode não ocorrer. Por exemplo, o oxigênio do ar é o comburente da reação de combustão do gás que usamos para cozinhar alimentos (GLP – Gás Liquefeito de Petróleo, formado por uma mistura dos gases propano e butano). Mas somente abrir um fogareiro não faz com que a reação ocorra. O gás irá se misturar com os gases do ar e nada irá ocorrer.

É aí que entra a teoria das colisões, que nos explica como as reações ocorrem em nível microscópico. Essa teoria diz que para que a reação química ocorra, as partículas (moléculas, átomos, íons etc.) dos reagentes devem colidir entre si. Mas essa colisão deve ser efetiva, ou seja, deve ser feita em uma orientação adequada e com energia suficiente.

Na tabela abaixo, são mostrados três exemplos em que as partículas de determinados reagentes estão colidindo entre si. Porém, veja que somente no terceiro caso é que resulta em uma reação química:

Nessa tabela, mostrou-se somente a orientação favorável que as partículas devem ter. Mas, conforme dito, precisa também ter uma energia maior que a energia de ativação. A energia de ativação é a energia mínima necessária que deve ser fornecida aos reagentes para romper as suas ligações e se formarem novas, para a formação dos produtos.

É por isso que a reação de combustão entre o gás oxigênio e o gás de cozinha só ocorre depois que acendemos o fósforo. Quando fazemos isso, estamos fornecendo a energia necessária para as partículas que colidem favoravelmente reagirem. Então, a própria energia que é liberada nessa reação fornece as condições para que as outras moléculas continuem reagindo, até que pelo menos um dos reagentes acabe.

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Desse modo, quando a colisão entre as partículas é feita em uma geometria favorável e com energia suficiente, forma-se primeiro uma substância intermediária entre os reagentes e os produtos chamada de complexo ativado. Você pode observar esse complexo ativado na reação efetiva da tabela mais acima, em que se pode ver que a sua estrutura é instável, pois as ligações que havia nos reagentes estão sendo rompidas, enquanto as ligações que existem nos produtos estão sendo formadas.

Assim, quanto maior for a energia necessária para formar o complexo ativado, mais lenta será a reação e mais dificil será para ela ocorrer.

Além disso, a velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao número de colisões favoráveis. Isso significa que qualquer fator que aumente o número de colisões favoráveis aumentará a rapidez com que a reação ocorre. Por exemplo, quando aumentamos a temperatura, as moléculas dos reagentes se movimetam com maior velocidade e colidem mais, aumentando a rapidez da reação.

O que é uma reação química?

Uma reação química ocorre quando certas substâncias sofrem transformações em relação ao seu estado inicial (reagentes), resultando em um ou mais produtos. Para que isso possa acontecer, as ligações entre átomos e moléculas devem ser rompidas e devem ser restabelecidas de outra maneira. Como essas ligações podem ser muito fortes, geralmente é necessária energia na forma de calor para iniciar a reação.

A reação química é representada por meio da equação química, que é composta por fórmulas e coeficientes estequíométricos.

A ocorrência de uma reação química é indicada pelo aparecimento de novas substâncias (produtos), diferentes das originais (reagentes). Quando as substâncias reagem, às vezes ocorrem fatos visíveis que confirmam a ocorrência da reação. Dentre eles, podemos destacar: liberação de gás, liberação de luz, mudança na coloração, mudança no odor, mudança na temperatura e formação de precipitado.

Quando ocorre uma reação química?

Para que uma reação química ocorra, é necessário satisfazer 4 condições fundamentais:

1. Os reagentes devem entrar em contato;

Eles precisam entrar em contato para que suas partículas possam colidir, rompendo as ligações dos reagentes e formando as ligações dos produtos.

2. Deve haver afinidade química entre os reagentes;

Quanto maior for a afinidade química, mais rápida será a reação.

3. As colisões entre as partículas dos reagentes devem ser eficazes;

Os choques que resultam em quebra das ligações dos reagentes e formação de novas ligações são aqueles que ocorrem na orientação correta e com a energia suficiente.

4. Deve-se atingir a energia de ativação.

A quantidade mínima de energia necessária para que cada reação ocorra é chamada de energia de ativação.

A energia de ativação funciona como uma espécie de barreira para que a reação ocorra, pois, quanto maior ela for, mais difícil será para a reação ocorrer. Em alguns casos, é preciso fornecer energia para os reagentes.

Classificação das Reações Químicas

As reações químicas podem ser classificadas segundo vários critérios.

• Em relação à energia:

Quando uma reação libera calor, nós a chamamos de exotérmica (do grego: exo, “para fora”; thermos, calor); é o caso da queima do carvão:

C + O~2  →~ CO~2 +~ calor

~~Ou quando uma reação consome calor para se processar, nós a chamamos de endotérmica (do grego: endo, “para dentro”; thermos, calor);

N~2~ + O~2~ + calor → 2 NO

A classificação mais importante é dada a seguir:

• reações de síntese ou de adição;• reações de análise ou de decomposição;• reações de deslocamento ou de substituição ou de simples troca;~~• reações de dupla troca ou de dupla substituição.

Reações de síntese ou de adição

Ocorrem quando duas ou mais substâncias reagem, produzindo uma única substância mais complexa.

A+B→AB

Síntese total: quando partimos apenas de substâncias simples.
Exemplo: S + O~2 →~ SO~2~ e 2H~2~+ O~2~ →2H~2~O

Síntese parcial: quando, entre os reagentes, já houver no mínimo uma substância composta.
Exemplo: MgO + H~2~O → Mg(OH)~2~

Reações de análise ou de decomposição

Ocorrem quando uma substância se divide em duas ou mais substâncias de estruturas mais simples.

AB → A+B

Por exemplo:
2H~2~O   2 H~2~ + O~2~2H~2~O~2~   2H~2~O + O~2~

Certas reações de análise ou de decomposição recebem nomes especiais, como:

• Pirólise: decomposição pelo calor (na indústria é chamada também de calcinação – elevadas temperaturas);

• Fotólise: decomposição pela luz;

Peróxido de hidrogênio em presença de luz se decompõe em água e gás oxigênio.

2H~2~O~2~  → 2H~2~O + O~2~

• Eletrólise: decomposição pela eletricidade;

H~2~O → H~2~ + ½ O~2~

Reações de deslocamento ou de substituição ou de simples troca

Ocorrem quando uma substância simples reage com uma substância composta e “desloca” desta última uma nova substância simples.

AB + C → A + CB

C vê B ligado a A, aproxima-se e, sendo mais forte, desloca A e assume a ligação com B. Caso C não seja mais forte que A nada acontece.

Desta forma, temos:

2Na + 2H~2~O → 2NaOH + H~2~ (o sódio desloca o hidrogênio da água H-OH)

Au + HCl  não reage (o ouro não consegue deslocar o hidrogênio)

Reações de Oxirredução (Redox)

As reações de oxirredução estão entre as reações químicas mais comuns e importantes. Estas reações envolvem a transferência de elétrons de uma substância para outra. O termo oxidação se refere à perda e redução ao ganho de elétrons. Nestas reações, a substância que perde elétrons é conhecida como agente redutor, e a que ganha elétrons, agente oxidante. Como em uma transformação química o número de elétrons se mantém constante, oxidação e redução ocorrem simultaneamente.

Reações de dupla troca ou de dupla substituição

Ocorrem quando dois compostos reagem, permutando entre si dois elementos ou radicais e dando origem a dois novos compostos:

AB + CD → AD + BC

A própria reação de salificação (ácido + base) é um exemplo de reação de dupla troca:

Casos especiais de reações de dupla troca:

A) Uma reação de dupla troca pode acontecer se houver pelo menos um produto volátil.

FeS + 2 HCl → FeCl~2~ + H~2~S~(gás)~

Os exemplos mais importantes de produtos gasosos que tendem a escapar do sistema em reação são os ácidos HF, HCl, HBr, HI, H~2~S e HCN. Três casos importantes de desprendimento gasoso são devidos às seguintes decomposições espontâneas:

Por esse motivo, em toda reação de dupla troca, em que deveria haver produção de H~2~CO~3~, H~2~SO~3~ ou de NH~4~OH, teremos, na realidade, água e CO~2~, água e SO~2~ ou água e NH~3~, respectivamente:

B) Quando um dos produtos for um precipitado

Uma reação de dupla troca pode acontecer desde que tenhamos reagentes solúveis e ao menos um produto insolúvel, que irá formar um precipitado.

A tabela a seguir fornece a solubilidade em água da maioria dos sais utilizados em laboratório e pode ser consultada sempre que for necessário prever a ocorrência ou não da formação de um precipitado.

Os precipitados formados podem ser classificados em:

• Granular: Pequenos grãos de formato irregular que se sedimentam rapidamente. Sua aparência pode ser comparada à do café moído, sedo possível distingui-las.
• Cristalino: Pequenas partículas de formato regular e superfície lisa. Aparenta-se aos cristais de sal de cozinha ou açúcar. Apresenta facilidade na filtração e também se sedimenta rapidamente.
• Finamente dividido: Partículas muito pequenas que não podem ser distinguidas umas das outras (a olho nu) e levam muito tempo para sedimentarem-se. Sua aparência pode ser comparada à de farinha de trigo.
• Coloidal tipo gelatinoso: Massa compacta com aspecto de gelatina, impossível de ser filtrada e de difícil manipulação.
• Coloidal finamente dividido: partículas extremamente pequenas (como no precipitado finamente dividido) que atravessam até os poros de um filtro. Devido ao tamanho, essas partículas dificilmente sedimentam-se.

Exercício

1. (FURRN) No filme fotográfico, quando exposto à luz,ocorre a reação:

2 AgBr →2 Ag + Br~2~

Essa reação pode ser classificada como:

a) pirólise.
b) eletrólise.
c) fotólise.
d) síntese.
e) simples troca.

2. O consumo de ácido sulfúrico pode ser utilizado como um indicador do desenvolvimento de um país. Industrialmente, esse ácido pode ser obtido a partir da pirita de ferro, que consiste basicamente em sulfeto ferroso (FeS). Classifique as equações de obtenção industrial do ácido sulfúrico mostradas a seguir:

 I.FeS + O~2~→ Fe + SO~2~II. 2 SO~2~+ 2 O~2~→ 2 SO~3~III. SO~3~ + H~2~O → H~2~SO~4~

a) Dupla troca, síntese, síntese.
b) Dupla troca, análise, análise.
c) Síntese, simples troca, dupla troca.
d) Simples troca, análise, análise.
e) Simples troca, síntese, síntese.

3. Fazendo-se a classificação das reações abaixo:

(I) CuSO~4~ + 2NaOH → Cu(OH)~2~ + Na~2~SO~4~
(II) Cu(OH)~2~ → CuO + H~2~O
(III) Zn + 2AgNBaCO~3~ → 2Ag + Zn(NBaCO~3~)~2~
(IV) NH~3~ + HCl → NH~4~Cl

A ordem correta é:

a) Decomposição, simples troca, dupla troca, adição.
b) Dupla troca, adição, simples troca, análise.
c) Dupla troca, análise, deslocamento, síntese.
d) Deslocamento, análise, dupla troca, adição.
e) Dupla troca, decomposição, síntese, simples troca.

GABARITO

1.C

2.E

3.C

Qual a quantidade mínima de energia necessária para que as moléculas possam reagir?

O que consideramos a quantidade mínima de energia?

Qual e a energia de ativação da reação?

O que e energia livre de ativação?