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Cinética química: as velocidades das reações químicas
Mesma concentração no Experimento B, porém sob uma temperatura mais elevada.
A
B
C
Experimento inicial
Alterações na concentração
Mudanças de temperatura Banho quente
Soluções contendo vitamina C, H2O2, I– e amido são misturadas.
Experimento Inicial A cor azul do complexo de iodeto de amido surge em 51 segundos.
Alterações na Concentração A cor azul do complexo do iodeto de amido surge em 1 minuto e 33 segundos quando a solução está menos concentrada do que em A.
Fotos: © Cengage Learning/Charles D. Winters
Concentração menor de I− que no Experimento A.
Mudanças de Temperatura A cor azul do complexo de iodeto de amido surge em 56 segundos quando a solução tem a mesma concentração que em B, porém sob uma temperatura mais elevada.
FIGURA 14.3 A reação relógio de iodo. Essa reação ilustra os efeitos de concentração e temperatura na velocidade da reação. (Você mesmo pode fazer esses experimentos com reagentes disponíveis no supermercado). Para detalhes, veja WRIGHT, S. W. The vitamin C clock reaction. Journal of Chemical Education, v. 79, p. 41, 2002.)
A “reação relógio de iodo” (Figura 14.3), ilustra os efeitos da concentração e da temperatura. A mistura da reação contém peróxido de hidrogênio (H2O2), íon iodeto (I−), ácido ascórbico (vitamina C) e amido (que é um indicador da presença de iodo, I2). Uma sequência de reações inicia-se com a lenta oxidação do íon iodeto para I2 por H2O2. H2O2(aq) + 2 I−(aq) + 2 H3O+(aq) n 4 H2O(ℓ) + I2(aq)
Assim que I2 é formado na solução, a vitamina C rapidamente o reduz de volta a I−. 2 H2O(ℓ) + I2(aq) + C6H8O6(aq) n C6H6O6(aq) + 2 H3O+(aq) + 2 I−(aq)
Quando toda a vitamina C tiver sido consumida, o I2 permanecerá em solução e formará um complexo azul-escuro com o amido. O tempo medido representa quanto tempo leva para que a quantia dada de vitamina C reaja. Para a primeira experiência (A, na Figura 14.3), o tempo necessário é de 51 segundos. Quando a concentração do íon iodeto é menor (B), o tempo requerido para a vitamina C ser consumida é maior, 1 minuto e 33 segundos. Por fim, quando as concentrações novamente são as mesmas que as do experimento B, mas a mistura da reação é aquecida, a reação ocorre mais rapidamente (56 segundos). Esse experimento ilustra duas características que são verdadeiras na maioria das reações:
•
Se a concentração de um reagente for aumentada, a velocidade da reação aumentará também.
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As reações químicas ocorrem mais rapidamente sob temperaturas mais elevadas.
Os catalisadores são substâncias que aceleram as reações químicas, mas que não são consumidos. Considere o efeito de um catalisador na decomposição de peróxido de hidrogênio, H2O2, para formar água e oxigênio. 2 H2O2(aq) n O2(g) + 2 H2O(ℓ)
Essa decomposição é muito lenta; uma solução de H2O2 pode ser armazenada por muitos meses com somente um mínimo de mudança na concentração. A adição de um óxido de manganês (IV), de um sal que contenha iodeto ou de um composto chamado catalase – um catalisador biológico ou enzima – faz com que essa reação ocorra rapidamente, conforme mostrado pelo borbulhar vigoroso, à medida que o oxigênio gasoso escapa da solução (Figura 14.4).
Quimica e reacao quimica Volume 2.indb 623
07/08/2015 14:04:00