Reação química

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Fumaça branca de cloreto de amônio resultante da reação química entre amônia e ácido clorídrico.

Uma reação química é uma transformação da matéria na qual ocorrem mudanças qualitativas na composição química de uma ou mais substâncias reagentes, resultando em um ou mais produtos. Envolve mudanças relacionadas à mudança nas conectividades entre os átomos ou íons, na geometria das moléculas das espécies reagentes ou ainda na interconversão entre dois tipos de isômeros. Para iniciar a reação, geralmente é necessário energia na forma de calor.

Resumidamente pode-se afirmar que uma reação química é uma transformação da matéria em que pelo menos uma ligação química é criada ou desfeita.

Características[editar | editar código-fonte]

Um aspecto importante sobre uma reação química é a conservação da massa e o número de espécies químicas microscópicas(átomos e íons) presentes antes e depois da ocorrência da reação. Essas leis de conservação se manifestam microscopicamente sob a forma das leis de Lavoisier, do mestre Proust e de Dalton. De fato, essas leis, no modelo atômico de Dalton, se justificariam pelas leis de conservação acima explicitadas e pelo fato de os átomos apresentarem valências bem definidas. Ao conjunto das características e relações quantitativas dos números de espécies químicas presentes numa reação dá-se o nome de estequiometria.

Deve-se salientar que uma ligação química ocorre devido a interações entre as nuvens eletrônicas dos átomos, e que então reação química apenas envolve mudanças nas eletrosferas. No caso de ocorrer mudanças nos núcleos atômicos teremos uma reação nuclear. Ao passo que nas reações químicas a quantidade e os tipos de átomos sejam os mesmos nos reagentes e produtos, na reação nuclear, as partículas subatômicas são liberadas, o que causa redução de sua massa, sendo este um fato relacionado à existência de elementos isóbaros, isótonos e isótopos entre si.

Um exemplo de uma reação química é (ambos os regentes em solução aquosa)

NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl

Nesta reação química, ao passo que o NaNO3 permanece em solução, formou-se uma ligação entre a prata (Ag) e o cloro (Cl) o que resultou em um produto sólido de cloreto de prata (AgCl), pode-se então dizer que houve uma reação química.

Balanceamento de equações químicas

Em uma reação química os elementos e o número de átomos de cada elemento têm de ser os mesmos antes e depois da reação (equação balanceada). Durante a reação química não ocorre destruição ou criação de novos átomos, o que muda é a forma com que os átomos estão organizados, podendo haver transferência de elétrons de um átomo para outro. Por esse motivo sempre é preciso verificar se as equações químicas estão balanceadas.

Para realizar o balanceamento de uma equação é necessário adicionar coeficientes (números inteiros que colocados antes de cada substância, tornam o número de átomos iguais em cada membro da equação). Os coeficientes indicam apenas a proporção entre os átomos, não alterando os índices (números menores que aparecem depois do elemento) das formulas, pois isso alteraria a natureza química da substância.

                             H2(g) + O2(g)  → H2O(l) (equação não balanceada)

O primeiro membro da equação apresenta dois átomos de hidrogênio e dois de oxigênio. No segundo membro o hidrogênio também apresenta dois átomos, porém o oxigênio apresenta apenas um, ou seja, a equação está desbalanceada.

2H2(g) + O2(g)  → 2H2O(l) (equação balanceada)

            Após o balanceamento, são observados quatro átomos de hidrogênio no primeiro e no segundo membros da equação. E em relação ao oxigênio, são observados dois átomos no primeiro e no segundo membros.

As letras entre parênteses presentes nas equações representam o estado físico de cada elemento. Sendo assim, (l) liquido; (s) sólido; (g) gás; (aq) substância em solução aquosa; (v) vapor.

Em equações mais complicadas, devemos começar o balanceamento sempre pelo elemento que aparece apenas uma vez em cada membro da equação, por exemplo:

CH4 + O2 → CO2 + H2O (equação desbalanceada)

Neste caso tanto o carbono quanto o hidrogênio aparecem apenas uma vez em cada membro da equação, portanto o balanceamento começa por eles. Depois que esses forem balanceados, deve-se conferir se o número dos outros átomos está correto.

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g)+ 2H2O(v) (equação balanceada)

No caso de todos os elementos aparecerem apenas uma vez em cada membro da equação, deve-se começar o balanceamento pelo elemento com maior índice. Por exemplo:

Fe + O2 → Fe2O3 (equação desbalanceada)

Neste exemplo o balanceamento se inicia pelo oxigênio, pois ele apresenta o maior índice (3). Depois deve-se conferir se o número de átomos de ferro está correto.

4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s) (equação balanceada)

Causas das reações químicas[editar | editar código-fonte]

O acontecimento de reações deve-se a fatores termodinâmicos e cinéticos.

Termodinâmico[editar | editar código-fonte]

Quanto à termodinâmica, o acontecimento de uma reação é favorecido com o aumento da entropia e a diminuição da energia. Essas duas grandezas se cooperam nesse caso de acordo com a seguinte equação:

ΔG = ΔH - T.ΔS (para sistemas a pressão constante)
ΔA = ΔU - T.ΔS (para sistemas a volume constante)

Onde T é a temperatura em kelvin, ΔH é a variação da entalpia (que é igual a energia absorvida ou liberada em pressão constante) entre os reagentes e os produtos, ΔU é variação da energia interna (que é igual a energia absorvida ou liberada a volume constante) entre eles, ΔS é a variação da entropia entre os mesmos, ΔG é uma grandeza chamada de energia livre de Gibbs e ΔA é uma grandeza chamada de energia de Helmholtz.

Se ΔA e ΔG forem maiores que zero em dadas condições, a reação é dita como não espontânea nessas condições, e ela ocorre ou não ocorre em escala apreciável. Na situação de ΔA e ΔG iguais a zero teremos um equilíbrio químico.

Caso ΔA e ΔG sejam menores que zero em dadas condições, dizemos que a reação é termodinamicamente favorável nestas condições, ou seja, ela é espontânea. Contudo é importante notar que uma reação ser espontânea não necessariamente significa que ela ocorra rapidamente.

Cinética[editar | editar código-fonte]

Nesse ponto, entram os fatores cinéticos. Para que uma reação ocorra é necessário que antes, os reagentes superem uma certa barreira de energia, e quanto maior for essa barreira mais difícil será a reação ocorrer e mais lenta ela será. Dessa forma, uma reação termodinamicamente favorável pode ocorrer de forma extremamente lenta ou acabar nem sendo observada em um intervalo de tempo consideravelmente grande; então se diz que a reação é cineticamente desfavorável. Um bom exemplo disso é o carvão e o diamante, que são duas formas diferentes de carbono (alótropos); em condições normais a transformação de diamante a carvão é termodinamicamente favorável porém cineticamente desfavorável, o que faz com que fossem necessários centenas ou milhares de anos para se observar alguma mudança em um diamante. É preciso entender que uma reação para ser cineticamente viável, necessita primeiramente ser termodinamicamente possível.

Tipos de reações químicas[editar | editar código-fonte]

Tradicionalmente, as reações químicas podem ser classificadas de acordo com o número de reagentes e produtos em cada membro da equação química que representa a reação:

  • reações de síntese, composição ou adição ;
  • reações de análise ou decomposição ;
  • reações de simples troca ou deslocamento (;
  • reações de dupla troca .

Outra classificação categoriza as reações em dois tipos:

Algumas reações de síntese, algumas de análise, todas de simples troca e nenhuma de dupla troca são reações de oxirredução

Um tipo de reação que não encontra paralelo nas classificações acima é a chamada reação de isomerização.

Ainda existem uma série de reações que são estudadas em Química Orgânica, ou seja, sub-classes de reações, tais como : Reações de Halogenação, Reações de Hidrogenação, Reações de Substituição Nucleofílica etc.

Ver também[editar | editar código-fonte]

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