Reações químicas

As reações químicas são os processos de transformação e de redisposição dos átomos que transformam algumas substâncias (os reagentes) em outras (os produtos). As reações químicas espontâneas (naturais) só ocorrem se a formação dos produtos for energeticamente favorável, ou seja, se os produtos estiverem em um estado energético mais baixo, ou mais estável, do que os reagentes. É importante nos recordarmos do fato de que energia e estabilidade são inversamente proporcionais, quanto mais energia, menos estabilidade e vice-versa.

Podemos afirmar, portanto, que as reações químicas são os processos através dos quais os reagentes buscam maior estabilidade e que a tendência dos sistemas é buscarem um estado de menor energia, além disso, espontaneamente, os sistemas também tendem a desordem (Entropia), a um maior nível de liberdade, o que explica porque uma das principais causas da ocorrência das reações químicas é também quando há formação de gases nos produtos.

As equações químicas são as representações das reações químicas. As equações químicas são escritas através da utilização das fórmulas moleculares das substâncias envolvidas, multiplicadas pelas respectivas proporções (coeficientes) de reação, da utilização de setas indicando a direção em que a reação ocorre e também contém informações como variações de energia, estado físico das substâncias envolvidas e meio no qual a reação está sendo realizada.

Podemos definir dois membros em uma equação química: os reagentes e os produtos. Os reagentes serão sempre as substâncias que irão reagir dando origem aos produtos. Entre os dois membros poderemos encontrar uma seta ( → ), esta seta estará indicando a direção na qual a reação ocorre (quem são os reagentes e quem são os produtos), ou seja, ela estará apontando para os produtos e no membro indicado pela sua origem poderemos encontrar os reagentes, podemos dizer que esta será uma reação direta. Quando encontrarmos uma seta dupla (↔) entre os dois membros, elas estarão indicando que a reação é reversível, que ao mesmo tempo que teremos reagentes reagindo e produtos se formando, o oposto também estará ocorrendo: os produtos estarão se decompondo, regenerando, assim, novamente os reagentes.

A seta dupla irá indicar também que a equação química estará em um estado de equilíbrio químico, ou seja, as variações das concentrações dos reagentes e produtos irão permanecer constantes a uma certa condição de temperatura e pressão. O equilíbrio químico é um processo dinâmico, pois consiste em dois processos opostos que ocorrem na mesma velocidade, neutralizando-se, assim, mutuamente.
As reações químicas podem ser classificadas quanto à transferência de elétrons, quanto à liberação ou absorção de calor (variação da entalpia), quanto à velocidade (cinética química) e quanto à reversibilidade. Antes de discorrermos sobre as variadas formas de reações químicas, é importante recordarmos o conceito de Nox ou número de oxidação: “é a carga que o átomo teria de estivesse participando de uma ligação iônica” ou “carga de elétrons que indica a tendência de cada átomo em realizar ligações químicas”. (LEMBO, 2000, pg. 481).

Classificação das reações químicas:

I)Quanto à transferência de elétrons:

a) Reações Metatéticas: São as reações que ocorrem sem que haja variação do número de oxidação dos elementos químicos envolvidos. Dentre as reações metatéticas podemos citar: as reações de dupla troca e as reações de síntese.

• Reações de dupla troca: nestas reações ocorre a troca de elementos químicos entre as substâncias reagentes, AB + CD → AD + CB. Observe nos dois exemplos abaixo a principal característica das reações de dupla troca: os cátions trocaram de ânions. Um exemplo clássico da reação de dupla troca, mais conhecido como reação de neutralização, é a reação entre uma base e um ácido, ambos de Ahrrenius, resultando na formação de sal e água, HA + B(OH) → BA + H2O.

Exemplos: HCl + NaOH → NaCl + H2O
AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3

• Reações de síntese: reações onde duas ou mais substâncias (reagentes) originam um único produto, A + B + … → P. Os reagentes podem ser substâncias simples ou compostas, porém o produto sempre será composto.

Exemplos: H2 + Cl2 → 2HCl
CO2 + H2O → H2CO3

b) Reações de oxidação e redução ou reações de oxi-redução: reações nas quais ocorre a variação do número de oxidação, ou seja, ocorrem ganhos e perdas de elétrons entre os elementos formadores das moléculas envolvidas, A + 2B+ → A+2 + B2. Oxidação significa perda de elétrons, já Redução é o ganho de elétrons, portanto, quando uma substância é oxidada, o Nox de pelo menos um de seus átomos aumenta, da mesma maneira, quando uma substância é reduzida, o Nox de pelo menos um de seus átomos diminui. Em uma reação de Oxi-redução, a espécie que ganha elétrons é chamada de agente oxidante, e a que perde elétrons, agente redutor.
Exemplos: 4K2Cr2O7 + C6H12O6 → 4CrO3 + 4K2O + 6CO2 + H2O
5H2C2O4 + 2KMnO4 → 10CO2 + 2MnO + K2O + 5H2O

c) Reação de decomposição: Assim como na reação de oxi-redução, na reação de decomposição também ocorre a variação do Nox dos elementos envolvidos, nesta reação temos um único composto dando origem a duas ou mais substâncias, A2B2 → A2B + 1/2B2. A reação de decomposição é endotérmica, ela precisa receber calor do meio para poder reagir e formar os produtos.

Exemplos: NH4NO2 → N2 + 2H2O
H2O → H2 + ½O2

d) Reações de Combustão: São aquelas em que as substâncias envolvidas reagem com o oxigênio, A + O2 → AO2. As reações de combustão são exotérmicas, ou seja, a formação dos produtos irá liberar calor para o meio. Na reação de combustão irá ocorrer variação do nox dos elementos químicos envolvidos.

Exemplos: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
C + O2 → CO2

e) Reações de deslocamento ou simples troca: um elemento irá substituir outro em um composto químico, A + BC → AC + B. Podemos afirmar que o elemento A deslocou o elemento B por ser o mais reativo em uma escala comparativa entre os dois, portanto, podemos concluir que algumas reações de deslocamento podem ser previstas através de listas experimentais de reatividade. Nas reações de deslocamento ou simples troca, assim como na reação de oxi-redução, também irão ocorrer variações no Nox das substâncias químicas envolvidas.

Exemplos: F2 + 2NaCl → 2NaF + Cl2
2Na + ZnCl2 → 2NaCl + Zn

II) Quanto à liberação ou absorção de calor: As reações químicas geralmente dependem diretamente de uma liberação ou absorção de energia, ainda que em pequenas proporções, para ocorrer. Podemos estabelecer também que o calor é uma forma de energia em trânsito, portanto podemos afirmar que algumas reações químicas ao sofrerem transformações químicas ou físicas passam por processos de ganho ou perda de energia calorífica. Para explicarmos o conceito de reação endotérmica e exotérmica é necessária a recordação da teoria da variação de Entalpia (∆H): é a diferença entre a energia final e a inicial de um sistema, correspondendo ao calor absorvido ou liberado pela reação do sistema, tudo isso a uma pressão constante.

a) Endotérmica: Uma reação endotérmica absorve calor do meio para ocorrer, portanto possui variação de entalpia positiva, ou seja, sua energia final é maior do que a inicial. Um exemplo de reações endotérmicas são as reações de decomposição.

Exemplo: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) ∆H= +178 kJ

b) Exotérmica: Uma reação exotérmica libera calor para o meio, portanto irá possuir variação de entalpia negativa, ou seja, sua energia final será menor do que a inicial. Um exemplo de reações exotérmicas são as reações de combustão.

Exemplo: 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) ∆H= – 572 kJ

III) Quanto à velocidade: a velocidade de uma reação é a medida da rapidez, ou da lentidão, com que se formam os produtos e se consomem os reagentes de uma reação. Ela pode ser determinada pelas propriedades dos reagentes, pelas concentrações dos reagentes e pela temperatura. A velocidade de uma reação também pode ser influenciada pelas concentrações de outras substâncias que não sejam os reagentes e pelas áreas das superfícies em contato com os reagentes e pode ser classificada em instantânea, ou rápida, e lenta. A equação de velocidade é a expressão matemática que expressa a proporcionalidade existente entre o consumo dos reagentes e a velocidade da reação. A subdivisão da química que estuda as velocidades das reações é chamada de cinética química.

IV) Quanto à reversibilidade: As reações irreversíveis são as reações diretas aquelas que ocorrem diretamente em um único sentido, transformando completamente os reagentes em produtos, A + B → C + D. Já as reações reversíveis são as reações que atingem o equilíbrio químico, ou seja, a uma determinada condição constante de temperatura e pressão teremos, ao mesmo tempo, os reagentes reagindo e formando os produtos e os produtos se decompondo e regenerando os reagentes, A + B ↔ C+ D, tudo isso ocorrendo através de variações constantes e pequenas de concentração das espécies químicas envolvidas na reação.

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *