Cinética Química
(Helaine Ohana)
Cinética
Química
Você pode obter informações sobre as
quantidades molares, massa dos reagentes e produtos, e mesmo saber quanto calor
foi absorvido ou liberado em uma reação química, simplesmente olhando a
estequiometria de uma reação, sem precisar saber nada sobre átomos individuais,
moléculas ou íons no decorrer da reação. O mecanismo que leva os reagentes até
os produtos não importa.
Na cinética química é o contrário. Ela trata
do que está acontecendo durante a reação química. Ela fornece informações de
grande importância prática, que dizem respeito a como as reações químicas
ocorrem, podendo fornecer informações sobre como é que moléculas individuais
(ou átomos ou íons) interagem umas com as outras, um tópico de crucial
interesse para quem estuda a própria razão e a existência de reações químicas.
O ideal, para se estudar a cinética química,
seria o ato de seguir cada elétron, cada átomo, ao longo de uma reação. E isso
seria possível? Na realidade, é. Possível, e muito caro! Muitas formas geniais
foram inventadas nas últimas duas décadas para se examinar a forma de somo é
que as reações químicas acabam por acontecer, mesmo aquelas que são tão rápidas
que acontecem na ordem de picosegundos. Mas seguir o destino de moléculas, íons
ou elétrons durante uma reação química não é mole. O usual é observar-se a
formação de um ou mais produtos, ou o desaparecimento de um ou mais dos
reagentes, durante algum intervalo de tempo. Daí, utilizando algum conhecimento
prévio obtido de algum outro tipo de reação, pode-se propor um mecanismo de
reação química que seja consistente com os dados colhidos experimentalmente.
Hoje em dia, o uso de computadores e de programas de simulação são de grande valia,
e são sempre empregados nesses estudos.
Um exemplo clássico pode ajudar a perceber a
relação entre "quão rápido" uma reação acontece, e "qual o
mecanismo" pela qual ela ocorre é aquele de transportar livros. Imagine
que você tem uma coleção de livros no porão e deseja transportá-los para o seu
escritório, que fica no segundo andar. Você pode fazê-lo de várias formas, uma
delas é tomando um bocado deles e subir a escada, carregando-os (parando cá e
acolá para tomar fôlego) até o
destino. Outra forma possível é levar os livros até o elevador, e carregar tudo
de uma vez. Os fatos
"livros no porão -> livros no 2º andar"
não contarão a ninguém como foi que você fez
a brincadeira de carregar os livros de baixo para cima. Entretanto, se alguém
levar em conta o tempo que você levou para começar e terminar a mudança, ou se
esse alguém tiver alguma idéia de como se locomover pelo dito cujo edifício,
ficaria mais fácil adivinhar como foi que os livros mudaram de endereço. ..
O mecanismo de uma reação química pode
incluir várias etapas (como nas paradas que você deu carregando os livros para
o segundo andar), cada uma delas chamada de "reação elementar". Uma
reação elementar é aquela que ocorre em uma única etapa e representa exatamente
o que está escrito no papel, isto é, ela tenta representar exatamente o que os
átomos e os elétrons estão fazendo durante uma reação. Por isso, raramente uma
reação elementar representa aquilo que pode ser observado como começo e
resultado de uma reação química. O mecanismo de reação consiste pois na seqüência de todas as reações elementares, ou etapas, que mostram todas as
modificações ocorridas à nível molecular quando de uma reação química.
Suponha, por exemplo, a reação do cloreto de
iodo com hidrogênio, no estado gasoso:
2 ICl + H2 -> I2 + 2 HCl
Foi proposta para essa reação um mecanismo
de duas etapas. Primeiro, uma molécula de Cloreto
de Iodo (ICl) e uma de Hidrogênio(H)
reagem para produzir Iodeto de Hidrogênio
(HI) e Gás Clorídrico( HCl), mas
a de Iodeto de Hidrogênio (HI) é
instável no meio reacional, e reage com outra molécula de Cloreto de Iodo(ICl) para produzir iodo elementar e nova
molécula de Gás clorídrico(HCl). Assim sendo, a molécula de Iodeto de Hidrogênio (HI) é chamada de
um "intermediário", isto é, aquela espécie que é produzida no
decorrer de uma reação química mas que acaba não aparecendo no produto final.
Se juntarmos as duas reações elementares, e somarmos os produtos e os
reagentes, teríamos a reação global final:
ICl + H2 -> HI + HCl
HI + ICl -> I2 + HCl_
2 ICl + H2 -> I2 + 2 HCl
A Cinética Química portanto pode ser
entendida como o estudo das velocidades e dos mecanismos das reações químicas.
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