2.1 : Reações Químicas

Uma equação química balanceada fornece informações sobre as fórmulas químicas dos reagentes e produtos envolvidos na mudança química. A estequiometria de uma reação ajuda a prever quanto do reagente é necessário para produzir a quantidade desejada de produto ou, em alguns casos, quanto produto será formado a partir de uma quantidade específica do reagente.

As quantidades relativas de reagentes e produtos representados em uma equação química balanceada são frequentemente chamadas de quantidades estequiométricas. Porém, na realidade, os reagentes nem sempre estão presentes nas quantidades estequiométricas indicadas pela equação balanceada.

Em uma reação química, o reagente que é consumido primeiro e limita a quantidade de produto formado é o reagente limitante, enquanto a outra substância se torna o reagente em excesso. Um excesso de um ou mais reagentes é frequentemente utilizado para garantir a conversão completa do outro reagente em produto.

Considere a reação de formação de água representada pela equação:

A estequiometria indica que dois mols de hidrogênio e um mol de oxigênio reagem para produzir dois mols de água; isto é, hidrogênio e oxigênio se combinam em uma proporção de 2:1.

Imagine se 5 mols de hidrogênio e 2 mols de oxigênio estivessem presentes. A proporção dos reagentes é agora 5:2 (ou 2,5:1), que é maior que a proporção estequiométrica de 2:1. O hidrogênio, portanto, está presente em excesso e o oxigênio é o reagente limitante. A reação de todo o oxigênio fornecido (2 mols) consumirá 4 mols dos 5 mols de hidrogênio fornecidos, deixando 1 mol de hidrogênio sem reagir. Calcular as quantidades molares de cada reagente fornecido e compará-las com as quantidades estequiométricas representadas na equação química balanceada é uma forma de identificar os reagentes limitantes e em excesso.

A taxa de reação é a mudança na quantidade de um reagente ou produto por unidade de tempo. As taxas de reação são, portanto, determinadas medindo a dependência do tempo de alguma propriedade que pode estar relacionada às quantidades de reagentes ou produtos.

A taxa de uma reação química pode ser representada em um gráfico como a variação nas concentrações de reagentes e produtos em função do tempo.

Uma reação química reversível representa um processo químico que ocorre tanto na direção direta (da esquerda para a direita) quanto na inversa (da direita para a esquerda). O estado de uma reação reversível é convenientemente avaliado através do seu quociente de reação (Q). Para uma reação reversível descrita por

o quociente de reação é derivado diretamente da estequiometria da equação balanceada como

onde o subscrito c denota o uso de concentrações molares na expressão.

Quando as taxas das reações direta e inversa são iguais, as concentrações das espécies reagentes e produtos permanecem constantes ao longo do tempo e o sistema está em equilíbrio. Uma seta dupla especial é usada para enfatizar a natureza reversível da reação.

Este texto foi adaptado de OpenStax Chemistry 2e, Section 4.3: Reaction Stoichiometry; Section 4.4: Reaction Yield; Section 12.1: Chemical Reaction Rates; Section 13.1 Chemical Equilibria, Section 13.2 Equilibrium Constants.