Lei da velocidade das reações químicas

A Lei da Velocidade da Reação relaciona a rapidez de uma transformação química com as concentrações dos reagentes em quantidade de matéria (mol/L), podendo ser enunciada da seguinte forma:

Por exemplo, considere a reação genérica a seguir:

aA + bB → cC + dD

Digamos que nós aumentemos a concentração dos reagentes A e B, o que acontecerá com a velocidade da reação? Bem, como a quantidade de partículas dos reagentes irá aumentar num mesmo espaço, haverá mais choques efetivos entre elas que resultarão no aumento da taxa de desenvolvimento da reação. O que significa que aumentará sua velocidade.

Portanto, a velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração dos reagentes. Porém, isso depende da temperatura também. Por isso, temos a seguinte equação matemática que representa a lei da velocidade da reação:

Em que:

v = velocidade da reação;
k = constante que só depende do valor da temperatura;
α e β = expoentes determinados experimentalmente.

Apenas quando a reação é elementar, ou seja, ocorre numa única etapa, é que os expoentes são exatamente iguais aos coeficientes da equação química balanceada: v = k . [A]^a . [B]^b. Porém, nos outros casos, a potência apropriada à qual se deve elevar a concentração de cada reagente deve ser determinada experimentalmente.

A lei da velocidade das reações recebe muitos nomes, veja alguns: Lei da Ação das Massas, Equação de Rapidez, Lei Cinética da Reação e Lei de Guldberg-Waage.

Considere um exemplo de como aplicar essa lei:

Considere a seguinte reação elementar:

2 HCl _(g) → H_2(g) + Cl_2(g)

a) Escreva a equação de velocidade dessa reação;

b) Por meio de experiências, a velocidade dessa reação de decomposição do gás cloreto de hidrogênio e a concentração desse reagente, em temperatura constante de 25 ºC, foram anotadas na tabela abaixo:

Com base nisso, determine a constante de velocidade característica dessa reação na temperatura mencionada.

Resolução:

a) v = k . [HCl]²

b) v = k . [HCl]²
     k = __v___
            [HCl]²
     k = 1,01 .  10^-3 mol . L^-1 . min^-1
               0,01 mol . L^-1
     k = 1,01 .  10^-1 min^-1

Para resolver a letra “b”, podem-se usar os dados de qualquer uma das experiências que o valor obtido será o mesmo.

Mas, e se a reação não for elementar? Como será possível resolver questões semelhantes a essas em reações não elementares? Para saber como, leia o texto Lei da velocidade para reações não elementares.

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química