Cinética química

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A cinética química é a área da físico-química que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a influenciam.[1][2][3][4][5][6][7]

Na físico-química, duas questões são primordiais: a questão termodinâmica, que avalia se um fenômeno químico pode ou não ocorrer por meio da energia livre de Gibbs; e a questão cinética, em quanto tempo ocorrerá. Ambos os estudos podem ser considerados complementares um ao outro, e muito importantes quando se refere à estabilidade de um determinado composto, tendo-se a ressalva de que a cinética se preocupa grandemente com o fator tempo.[8] O estudo cinético de uma reação pode ser dividido em duas categorias: (1) a determinação experimental da velocidade de uma reação e sua dependência com os parâmetros que a influenciam, e (2) a descrição do mecanismo de reação pelo qual se descreve todas as etapas para a formação do produto.[9]

Cinética química inclui investigações de como diferentes condições experimentais podem influir a velocidade de uma reação química e informações de rendimento sobre o mecanismo de reação e estados de transição, assim como a construção de modelos matemáticos que possam descrever as características de uma reação química.

A velocidade da reação recebe geralmente o nome de taxa de reação. A taxa de reação está relacionada com: as concentrações dos reagentes e seu estado particular (estado físico, estado nascente dos gases, estado cristalino ou amorfo dos sólidos),o fato dos reagentes estarem ou não em solução (neste caso a natureza do solvente irá influir na velocidade da reação), a temperatura, a eletricidade, a luz, a pressão, a presença de catalisadores e dos produtos de reação.

Teoria das colisões: a velocidade de reação aumenta proporcionalmente à concentração dos reagentes

Sua importância é muito ampla, já que se relaciona com temas como, por exemplo, a rapidez com que um medicamento atua no organismo ou com problemas industriais, tais como a descoberta de catalisadores para acelerar a síntese de algum novo produto.

Em 1864, Peter Waage e Cato Guldberg tornaram-se os pioneiros no desenvolvimento da cinética química pela formulação da lei de ação das massas, a qual estabelece que a velocidade de reação é proporcional a quantidade de substâncias reagentes.

Taxa de reação

Ver artigo principal: Taxa de reação

A cinética química principia com a determinação experimental das taxas de reação das quais as equações cinéticas de reações químicas (ou mais simplesmente, "lei de velocidade ou taxa") e a constantes de velocidade são derivados. Leis de taxa relativamente simples existem para reações de ordem zero (no qual as taxas de reação são independentes da concentração), reações de primeira ordem, e reações de segunda ordem, e podem ser derivado para outras.

Em reações consecutivas a etapa de determinação de taxa muitas vezes determina a cinética. Em reações consecutivas de primeira ordem, uma aproximação de estado estacionário a lei de taxa. A energia de ativação para uma reação é determinada experimentalmente através da equação de Arrhenius e a equação de Eyring. Os principais fatores que influenciam a taxa de reação incluem: o estado físico dos reagentes, a concentração dos reagentes, a temperatura em que a reação ocorre, e se há ou não algum catalisador presente na reação.