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Uma reação química é uma transformação da matéria em que ocorrem mudanças qualitativas na composição química de uma ou mais substâncias reagentes, resultando em um ou mais produtos.[1][2][3] 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]Podem haver certos aspectos visuais de que houve uma reação química, eles são desprendimento de gás, formação de precipitado, mudança de cor e aparecimento de luminosidade ou combustão. 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 a 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. 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. Reações espontâneas são aquelas que ocorrem sem a ajuda de uma influência externa. Já as reações não espontâneas precisam de uma força para move-las na direção contrária da espontânea. Nas reações espontâneas ocorre aumento de entropia, enquanto nas não espontâneas ocorre diminuição de entropia. 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. A velocidade da reação pode ser aumentada pelo aumento da temperatura, superfície de contato e concentração dos reagentes. Para que a reação ocorra, é necessária uma energia mínima chamada energia de ativação. Quanto maior for ela, mais lenta será a reação. Pode-se adicionar um catalisador à reação. Este tem a função de diminuir a energia de ativação, sem ser consumido durante a reação, aumentando a velocidade dela. Tipos de reações químicas[editar | editar código-fonte]As 4 reações básicas[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. Os tipos de reações listados abaixo são meios de classificar as reações inorgânicas, que também são avaliadas pela presença ou não de substâncias compostas. Reação de síntese[editar | editar código-fonte]Em uma reação de síntese, também conhecida como reação de composição ou adição, duas ou mais substâncias simples combinam-se para formar uma substância mais complexa. Essas reações seguem a forma geral: A + B → AB Reação de análise[editar | editar código-fonte]Em uma reação de análise, também conhecida como reação de decomposição, uma substância mais complexa se quebra em substâncias mais simples. Ocorrendo então o oposto à uma reação de síntese, essas reações seguem a forma geral:[4] AB → A + B Reação de simples troca[editar | editar código-fonte]Em uma reação de simples troca, uma substância simples substitui outra em um composto químico; em outras palavras, um dos elementos troca de lugar com outro elemento presente em um composto. Essas reações seguem a forma geral:[5] A + BC → AC + B Reação de dupla troca[editar | editar código-fonte]Em uma reação de dupla troca, os ânions e cátions de dois compostos químicos trocam de lugar para formar dois compostos totalmente novos. Essas reações seguem a forma geral: AB + CD → AD + CB Combustão[editar | editar código-fonte]Em uma reação de combustão, um elemento ou composto reage com oxigênio, normalmente produzindo energia na forma de calor e luz. Reações de combustão sempre envolvem oxigênio, mas também é comum o envolvimento de um hidrocarboneto. 2 C8H18 (l) + 25 O2 (g) → 16 CO2 (g) + 18 H2O (g) Uma reação de combustão também pode resultar da reação de carbono, magnésio ou enxofre com oxigênio.[6] 2 Mg (s) + O2 (g) → 2 MgO (s) S (s) + O2 (g) → SO2 (g) Oxidação e redução[editar | editar código-fonte]A ferrugem é resultado de uma reação redox entre o ferro e oxigênio. As reações redox podem ser entendidas em termos de transferência de elétrons de uma espécie envolvida (agente redutor) para outra (agente oxidante). Neste processo, a primeira espécie é oxidada e a segunda é reduzida. Embora suficientes para muitos fins, estas descrições não estão exatamente corretas. A oxidação é melhor definida como um aumento do estado de oxidação dos átomos, e a redução como uma diminuição do estado de oxidação. Na prática, a transferência de elétrons irá sempre alterar o estado de oxidação, mas há muitas reações que são classificadas como "redox" mesmo que não ocorra transferência de elétrons (tais como as que envolvem ligações covalentes).[7][8] Na reação redox seguinte, o perigoso sódio metálico, reage com gás tóxico cloro para formar o composto iónico cloreto de sódio, ou sal comum de cozinha:
Cristais de cloreto de sódio podem ser formados pela reação redox de sódio metálico e gás cloro. 2 Na (s) + Cl2 → 2 NaCl (s) Na reação, o sódio metálico passa de um estado de oxidação 0 (por ser um elemento puro) para +1, em outras palavras, o sódio perdeu um elétron e podemos dizer que foi oxidado. Por outro lado, o gás cloro passa de um estado de oxidação 0 (também é um elemento puro) para -1, ou seja, o cloro ganha um elétron e dizemos que foi reduzido. Como o cloro é o reduzido, ele é considerado o receptor de elétrons, ou em outras palavras, induz a oxidação no sódio sendo assim chamado de agente oxidante. Pelo contrário, o sódio é oxidado e doador de elétrons, induzindo a redução na outra espécie sendo chamado de agente redutor. Reações orgânicas[editar | editar código-fonte]Mas também existem as reações orgânicas, envolvendo compostos de carbono. Há três maneiras de classificar essas reações:
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. Outros tipos de reações[editar | editar código-fonte]Classes de reações por molécula:
Um tipo de reação que não encontra paralelo nas classificações acima é a chamada reação de isomerização. Transformações Químicas[editar | editar código-fonte]As transformações químicas podem ocorrer por diferentes maneiras: Por junção de substâncias[editar | editar código-fonte]Essas transformações ocorrem quando temos a mistura de substâncias que ocasionam a reação, Podemos dar exemplos de experimentos comuns realizados em laboratório, tendo como exemplo a transformação dos pregos de ferro após colocá-los em uma solução aquosa de sulfato de cobre, após algum tempo a solução vai perdendo sua cor azulado e é possível observar um depósito avermelhado(cor de cobre) em volta do prego, pois o prego sofreu uma oxidação, nessa reação ocorre uma reação de dupla troca. Por ação da luz[editar | editar código-fonte]Pode ocorrer de luz natural ou artificial, a luz faz transformações químicas no dia a dia, podendo ser vista nas folhas de árvores que vão ficando com uma coloração amarelada, nas frutas que amadurecem, e até mesmo em nossa pele que quando exposta a luz solar vai ficando com uma tonalidade diferente. Outro exemplo é a fotossíntese que é possível se produzir glicose com a reação da água e do dióxido de carbono, através da exposição da planta na luz solar. Por ação do calor[editar | editar código-fonte]A transformação por ação do calor também recebe o nome de termólise e acontece através da transferência de energia em forma de calor, ou seja, ao receber uma quantidade suficiente de calor (energia), poderá transformar-se. Podemos encontrar esse tipo de transformação no nosso cotidiano, dentro da nossa cozinha através do preparo de alimento, como exemplos podemos citar transformar o açúcar em caramelo. Por ação mecânica[editar | editar código-fonte]As ações mecânicas como atrito, choque ou fricção são capazes de promover transformações químicas pois liberam energia suficiente para que ocorra. Sendo os principais exemplos: raspar o fósforo na caixa para que o fogo apareça, acender um isqueiro para também obter fogo e como uma situação mais drástica estourar um dinamite. Por ação da corrente elétrica[editar | editar código-fonte]As transformações químicas que utilizam corrente elétrica para acontecer são chamadas de eletrólise. Um exemplo dessa reação é a adição do cloreto de sódio na água, quando submete-se a solução a eletrólise o resultado é a dissociação do cloreto de sódio (NaCl), o ânion cloro sofre oxidação, isto é, perdem elétrons e na reação transforma-se em Cl2(g) e o cátions de hidrogênios sofrem redução, esses ganham elétrons resultando em H2(g) , já o Na+ continua aquoso na solução. Referências
Como se comportam as massas de reagentes e produtos nas transformações químicas?Com a Lei de Lavoisier, podemos concluir então que numa reação química realizada em sistema fechado, a massa permanece constante do início ao fim da reação, ou seja, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos obtidos.
O que ocorre com os reagentes e produtos durante uma reação química?Reagentes (1° membro) – são as substâncias que estão no início da reação. São as que irão reagir, sofrer a transformação. Produtos (2° membro) – são as substâncias resultantes da reação química. Exemplo: Duas moléculas de gás hidrogênio juntam-se com uma molécula de gás oxigênio, formando duas moléculas de água.
O que acontece com as massas em uma reação química?Ao término de uma reação química, a massa total inicial dos reagentes é igual a massa total final dos produtos. Ou em outras palavras, a massa é conservada quaisquer que sejam as modificações químicas e/ou físicas que a matéria sofra: na natureza, nada se cria e nada se perde. Tudo se transforma.
Como as massas se comportam antes e depois de uma reação química Segundo Lavoisier?As massas totais dos elementos não variavam antes (reagentes) e depois da reação (produtos), permanecendo constantes. Note que se ele realizasse suas experiências num ambiente aberto haveria uma perda de massa, posto que a substância reagiria com o ar.
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