As reações químicas podem ser classificadas com base em suas reações cinética, o estudo das taxas de reação.
A teoria cinética afirma que partículas minúsculas de toda a matéria estão em movimento constante e que a temperatura de uma substância depende da velocidade desse movimento. O aumento do movimento é acompanhado pelo aumento da temperatura.
A forma geral de reação é:
aA + bB → cC + dD
As reações são categorizadas como reações de ordem zero, primeira ordem, segunda ordem ou ordem mista (ordem superior).
Principais conclusões: ordens de reação em química
- As reações químicas podem receber ordens de reação que descrevam sua cinética.
- Os tipos de pedidos são de ordem zero, primeira ordem, segunda ordem ou ordem mista.
- Uma reação de ordem zero prossegue a uma taxa constante. Uma taxa de reação de primeira ordem depende da concentração de um dos reagentes. Uma taxa de reação de segunda ordem é proporcional ao quadrado da concentração de um reagente ou ao produto da concentração de dois reagentes.
Reações de ordem zero
As reações de ordem zero (onde ordem = 0) têm uma taxa constante. A taxa de uma reação de ordem zero é constante e independente da concentração de reagentes. Essa taxa é independente da concentração dos reagentes. A lei das taxas é:
taxa = k, com k tendo as unidades de M / s.
Reações de primeira ordem
Uma reação de primeira ordem (em que ordem = 1) tem uma taxa proporcional à concentração de um dos reagentes. A taxa de uma reação de primeira ordem é proporcional à concentração de um reagente. Um exemplo comum de uma reação de primeira ordem é decaimento radioativo, o processo espontâneo através do qual uma instabilidade núcleo atômico quebra em fragmentos menores e mais estáveis. A lei das taxas é:
taxa = k [A] (ou B em vez de A), com k tendo as unidades de segundo-1
Reações de segunda ordem
Uma reação de segunda ordem (em que ordem = 2) tem uma taxa proporcional à concentração do quadrado de um único reagente ou ao produto da concentração de dois reagentes. A fórmula é:
taxa = k [A]2 (ou substitua B por A ou k multiplicado pela concentração de A vezes a concentração de B), com as unidades da taxa constante M-1seg-1
Reações de ordem mista ou ordem superior
As reações de ordem mista têm uma ordem fracionária para sua taxa, como:
taxa = k [A]1/3
Fatores que afetam a taxa de reação
A cinética química prevê que a taxa de uma reação química será aumentada por fatores que aumentam a cinética energia dos reagentes (até certo ponto), levando ao aumento da probabilidade de os reagentes interagirem com cada de outros. Da mesma forma, pode-se esperar que fatores que diminuam a chance de os reagentes colidirem entre si diminuam a taxa de reação. Os principais fatores que afetam a taxa de reação são:
- A concentração de reagentes: Uma concentração mais alta de reagentes leva a mais colisões por unidade de tempo, o que leva a um aumento da taxa de reação (exceto para reações de ordem zero).
- Temperatura: Geralmente, um aumento de temperatura é acompanhado por um aumento na taxa de reação.
- A presença de catalisadores: Catalisadores (como enzimas) diminuem a energia de ativação de uma reação química e aumentam a taxa de uma reação química sem serem consumidos no processo.
- O estado físico dos reagentes: Os reagentes na mesma fase podem entrar em contato por ação térmica, mas a área superficial e a agitação afetam as reações entre os reagentes em diferentes fases.
- Pressão: Para reações envolvendo gases, o aumento da pressão aumenta as colisões entre os reagentes, aumentando a taxa de reação.
Embora a cinética química possa prever a taxa de uma reação química, ela não determina em que medida a reação ocorre.