Lei da Ação das Massas
A Lei da ação das massas provém de estudos de Guldberg e Waage para predizer o comportamento de soluções em equilíbrio dinâmico:
“A velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações molares dos reagentes para cada temperatura elevada a expoentes experimentalmente determinados.”
Para uma reação elementar A + B → C, em termos matemáticos, podemos expressar a lei da velocidade:
Onde os expoentes x e y representam a ordem de cada reagente e k é a constante de velocidade.
Se liga! Sólidos e líquidos jamais aparecem na equação da velocidade, apenas substâncias aquosas e gasosas participam dela, pois o modelo foi proposto apenas para sistemas em soluções. No caso de substâncias gasosas, podemos substituir a concentração dos reagentes pelas suas pressões parciais.
Constante K da Velocidade
Vimos anteriormente que existem quatro fatores que modificam a velocidade de uma reação. A constante k está intimamente relacionada com a velocidade, porém seu valor é intrínseco a cada reação: é calculado a partir do fator pré exponencial (que representa as colisões entre as moléculas), a energia de ativação e a fração de moléculas com energia para reagir.
Arrhenius foi o primeiro cientista a representar a energia de ativação através de uma equação, mostrando a dependência da constante da velocidade com a temperatura.
Ela independe da natureza do reagente, da sua concentração e da pressão, mas depende da temperatura. Dessa forma, podemos dizer que k é uma característica da reação em uma dada temperatura.
Para não esquecer: apenas a temperatura influencia no valor da constante k!
Ordem de Reação
A ordem da reação governa o modelo matemático da lei de velocidade. Ela pode ou não coincidir com os coeficientes estequiométricos, por isso não pode ser prevista diretamente pela equação estequiométrica e deve ser investigada experimentalmente. A ordem de reação não é necessariamente um número inteiro e, geralmente, reações de ordem fracionária significam complexidade no mecanismo. A ordem da reação nos mostra o que acontece com a velocidade quando a concentração dos reagentes é alterada.
Cuidado com a armadilha!! Somente se o exercício determinar, poderemos assumir diretamente que os expoentes da lei de velocidade e os coeficientes estequiométricos são os mesmos. Nesse caso, estaremos falando das reações elementares.
No exemplo anterior, na reação A + B → C, a ordem do reagente A é x, do reagente B é y e da reação é x + y.