Cinética e Equilibrio Químico

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Assirane Mintade 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cinética e Equilibrio Químico 
 
 
Curso de Licenciatura em Administração e Gestão da Educação com Habilitações em 
Desenvolvimento Comunitário 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Rovuma 
Extensão de Cabo Delgado 
2020 
 
 
 
Assirane Mintade 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cinética e Equilibrio Químico 
 
 
Trabalho de carácter avaliativo a ser 
apresentado na cadeira de Práticas 
Pedagógicas, leccionada no curso de 
licenciatura em Ciências Alimentares, por: 
Mestre Perlo Miquidade António Rabeca 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Rovuma 
Extensão de Cabo Delgado 
2020 
 
 
Índice 
Introdução ......................................................................................................................................... 3 
1. Cinética Química ....................................................................................................................... 4 
1.1. Condições fundamentais para a ocorrência das reações ................................................................. 4 
1.2. Factores que influenciam a velocidade de uma reação .................................................................. 6 
1.3. Velocidade de uma reação química ................................................................................................ 8 
2. Equilibrio Químico.................................................................................................................... 9 
2.1. O quociente de reação e a constante de equilíbrio .......................................................................11 
2.2. Equilíbrio químico versus cinética ...............................................................................................11 
Conclusão ....................................................................................................................................... 13 
Referências bibliográficas .............................................................................................................. 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
Introdução 
A actividade central da Química é o estudo das reacções químicas. Uma reacção química é um 
fenómeno associado à transformação das substâncias. É nesta perspectiva que se apresenta o 
presente trabalho com o seguinte título: Cinética e Equilíbrio Químico. As reacções químicas 
são, em sua maioria, reacções reversíveis que se processam em extensão maior ou menor, 
conforme o caso. Nestas reacções, os produtos são capazes de reagir entre si reformando os 
reagentes. Em outras palavras, uma reacção é reversível quando ela pode ter lugar tanto em um 
sentido como no outro. Assim, o objectivo geral deste trabalho é estudar as transformações e 
explicar o mecanismo pelo qual reagentes são convertidos em produtos e os processos atingem o 
equilíbrio. Este trabalho é importante na medida em que contribui através de subsídios teóricos 
acerca do tema em destaque. 
A metodologia usada para a elaboração do trabalho foi a consulta bibliográfica e de artigos 
retirados em fontes cibernéticas, onde todas obras e artigos usados estão devidamente citados no 
interior do trabalho e apresentados na última página do trabalho. 
Reconhecendo que em ciência nenhum trabalho é estanque, por isso, espera-se a apreciação 
crítica desta edição para que as próximas possam se revestir de melhorias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
1. Cinética Química 
A Cinética Química estuda a velocidade das reações, bem como os factores que influenciam essa 
velocidade, além de buscar formas de realizar o controlo da velocidade de uma reação. 
Para Russel (2007, p. 23), “a cinética química é o estudo do comportamento temporal das 
reações químicas, ou seja, o estudo da velocidade (taxas) na qual as reações químicas ocorrem”. 
A cinética química é a ciência que estuda as velocidades das reações, os diversos fatores que a 
influenciam, e explica a velocidade em termos dos diversos fatores que a influenciam. Abrange 
tanto o estudo experimental das velocidades das reações, como o desenvolvimento de teorias 
propostas para explicar os resultados experimentais. A cinética é uma parte da química 
essencialmente empírica. 
1.1. Condições fundamentais para a ocorrência das reações1 
a) Contato entre os reagentes 
Para que uma reação química aconteça, é fundamental que os reagentes entrem em contato. Vale 
ressaltar que, durante o contato entre os reagentes, as moléculas realizam a chamada colisão 
favorável. Denomina-se de colisão favorável o choque entre moléculas no qual todos ou a 
maioria dos átomos entra em contato entre si, como no modelo representado abaixo: 
Figura 1: Representação de uma colisão favorável 
 
 Fonte: Russel, 2007. 
 
 
1
 BROWN, T. L. et. al. Química – A ciência central. 9 ed. Prentice Hall, 2008, p. 53. 
5 
 
b) Energia de ativação e complexo ativado 
Energia de activação é a energia mínima necessária que deve ser fornecida aos reagentes para que 
seja formado o complexo activado (composto intermediário formado por todos os átomos 
envolvidos nos reagentes): 
Figura 2: Representação da formação de um complexo ativado 
 
 Fonte: Russel, 2007. 
O produto somente é formado quando algumas ligações presentes no complexo ativado são 
rompidas. 
Figura 3: Representação da formação do produto após a formação do complexo ativado 
 
Fonte: Russel, 2007. 
A energia de activação e o complexo activado podem ser representados em um gráfico. O 
complexo activado está sempre posicionado no ponto mais alto da curva (seta virada para a 
esquerda), enquanto a energia de activação começa nos reagentes e termina no complexo ativado 
(seta virada para cima). 
6 
 
Gráfico 1: Energia de ativação e o complexo ativado de uma reação química 
 
Fonte: Russel, 2007. 
1.2. Factores que influenciam a velocidade de uma reação2 
a) Natureza dos reagentes 
A quantidade de átomos presentes em cada um dos reagentes influencia a velocidade de uma 
reação, já que, quanto maior o número de átomos na molécula, mais tempo será gasto para que 
eles sejam separados (quebra das ligações) para a formação do complexo ativado. 
Considere os processos a seguir: 
Processo 1: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 
Processo 2: 2H2 + O2 → 2H2O 
Podemos sugerir que o processo 2 ocorre com maior velocidade, pois seus reagentes são 
formados por moléculas com poucos átomos. No processo 1, um dos reagentes apresenta cinco 
átomos. 
b) Superfície de contacto 
Denomina-se de superfície de contato a área de contato de um reagente com outro reagente ou de 
um reagente com um agente (temperatura, pressão etc). Um exemplo de influência da superfície 
de contato é o cozimento de batatas. Batatas inteiras demoram mais para cozinhar porque o calor 
da chama tem mais dificuldade de alcançar as partes mais internas. Se cortarmos as batatas e 
 
2
 BROWN, T. L. et. al. Química – A ciência central. 9 ed. Prentice Hall, 2008. 
7 
 
colocarmos para cozinhar, o calor alcançará uma maior área de contato, sendo distribuído de 
forma mais rápida. 
c) Luz 
Existem reações que só ocorrem na presença de luz, como é o caso da eletrólise. Assim, quanto 
maior a quantidade de energia fornecida para a reação, mais rapidamente ele se processa. Um 
exemplo é a decomposição do brometo de prata (AgBr), formando prata metálica (Ag) e bromo 
líquido (Br2). 
d) Pressão 
A pressão está relacionada com a diminuição do volume de um espaço, assim, ao elevar a pressão 
em um sistema composto por gases, favorecemos que as moléculas entrem em contato e, 
consequentemente, realizem um maior número de colisões, aumentando a velocidade da reação. 
e) Temperatura 
O aumento da temperatura favorece o aumento da energia cinética das partículas.Com isso, elas 
passam a colidir mais entre si, tornando a reação mais rápida. Já a diminuição da temperatura 
favorece a diminuição da energia cinética das colisões e, consequentemente, da velocidade da 
reação. 
f) Concentração dos reagentes 
A concentração de reagentes refere-se à quantidade de partículas que existem nos reagentes. 
Assim, quanto maior a quantidade de moléculas existentes, maior será a possibilidade de colisões 
efetivas entre elas, aumentando, assim, a velocidade da reação. 
g) Catalisador 
O catalisador favorece a formação do complexo ativado em um menor tempo e com uma menor 
quantidade de energia de ativação. Ao final da reação, ele pode ser removido integralmente do 
meio reacional, pois não participa de nenhum dos produtos. 
 
8 
 
h) Electricidade 
Existem reações que só ocorrem na presença de eletricidade, como é o caso da eletrólise. Assim, 
quanto maior a quantidade de energia fornecida para a reação, mais rapidamente ela se processa. 
1.3. Velocidade de uma reação química 
 “Velocidade de uma reação química é o aumento na concentração molar do produto por unidade 
de tempo ou o decréscimo na concentração molar do reagente na unidade de tempo” 
Unidade: mol/dm
3
 = Concentração Molar [ ] 
Existem duas maneiras de medir a velocidade da reação : 
 a velocidade na qual o produto é formado (a variação na concentração de B por unidade 
de tempo); 
 a velocidade na qual o reagente é consumidos (a variação na Velocidades de reações 
concentração de A por unidade de tempo). 
 
 
 
 
NB: As velocidades são sempre positivas. 
a) Variação da concentração com o tempo 
A unidade mais utilizada para a velocidade é mol.L
-1
.s
-1
 . Considerando a reação de hidrólise de 
uma haleto de alquila (clorobutano): 
 ( ) ( ) ( ) ( ) 
9 
 
Tabela 1: Dados da velocidade para a reação de com água 
 
2. Equilibrio Químico 
O equilíbrio químico é um estado em que a velocidade com que desaparecem os reagentes é 
exatamente igual à velocidade de formação dos produtos; nestas condições, não há transformação 
aparente do sistema, mas as reções direta e inversa se processam simultaneamente a uma mesma 
velocidade. 
Na visão de SANTANA (2015, p. 13), “Equilíbrio químico é a parte da físico-química que 
estuda as reações reversíveis e as condições para o estabelecimento desta actividade 
equilibrada”. 
 
Qualquer sistema em equilíbrio representa um estado dinâmico no qual dois ou mais processos 
estão ocorrendo ao mesmo tempo e na mesma velocidade. Um estado de equilíbrio químico tende 
a se estabelecer em um sistema reacional composto por reações reversíveis. 
Em uma reação reversível temos duas reações opostas que ocorrem simultaneamente: 
 
 
 
 
 
 
 
PRODUTOS 
10 
 
Na reacção directa os reagentes são transformados em produtos e na reacção inversa os produtos 
são convertidos em reagentes. Quando o estado de equilíbrio químico é atingido, as velocidades 
da reacção directa, e da reacção inversa, se igualam e as concentrações de reagentes e produtos 
permanecem constantes ao longo do tempo. 
SANTANA (2015, p. 14) salienta que, “as reações da química analítica, as reações na natureza 
e os principais processos industriais de produção de substâncias são em sua maioria reversíveis, 
ou seja, desenvolvem-se ao mesmo tempo e em direções opostas”. Assim são, por exemplo, a 
síntese da amônia e do ácido sulfúrico, a solução saturada de carbonato de cálcio e o equilíbrio do 
ozônio estratosférico com o oxigênio comum: 
 ( ) ( ) ( ) 
 ( ) ( ) ( ) 
 ( ) ( ) ( ) 
 ( ) ( ) 
 
 
 
 
 
 
A causa do estabelecimento do equilíbrio químico é a nivelação das velocidades da reação directa 
(para a direita) e a da inversa (para a esquerda) que se realiza como conseqüência das mudanças 
de concentração das substâncias. 
Duas condições são fundamentais para que se estabeleça o equilíbrio químico: que o sistema 
esteja fechado e que a temperatura e pressão permaneçam constantes. 
Cineticamente, o equilíbrio é um estado dinâmico, em que cada espécie participante da reacção se 
forma exactamente na mesma razão em que é consumida. Do ponto de vista termodinâmico, o 
equilíbrio é um estado de máxima estabilidade para o qual um sistema químico fechado tende a 
partir de quaisquer outros estados, através de transformções espontâneas na composição do 
sistema. 
 
11 
 
2.1. O quociente de reação e a constante de equilíbrio 
Vamos considerar a reacção química do tipo: 
 
Podemos definir o quociente de reacção, Q, pela expressão: 
 
 
 
 
Onde, [A], [B], [C] e [D] são as concentrações das espécies que participam da reação em um 
dado instante. Como essas concentrações evoluem ao longo da reação o valor de Q também varia 
e aumenta à medida que a reação avança no sentido de formação dos produtos. 
Quando o sistema reacional atinge o estado de equilíbrio, as concentrações das espécies tornam-
se constantes, assim como o valor de Q que recebe o nome de constante de equilíbrio, Keq: 
 
 
 
 
 
 
 
[A]eq, [B]eq, [C]eq e [D]eq são as concentrações das espécies no equilíbrio. 
À medida que a reação avança, o valor de Q se aproxima do valor da constante de equilíbrio 
(Keq). 
2.2. Equilíbrio químico versus cinética 
Consideremos uma reação elementar do tipo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
A velocidade da reacção directa V1, é função das concentrações dos reagentes A e B na mistura 
reacional: 
 
12 
 
A velocidade da reação inversa V2, por sua vez, é função das concentrações dos produtos C e D 
na mistura reacional: 
 
k1 e k2 são as constantes de velocidade das reacções directa e inversa respectivamente. Essas 
constantes variam apenas com a temperatura e podem ser expressas em função dessa variável 
pela equação de Arrhenius: 
 
 
 
Onde, A = factor pré-exponencial da equação da Arrhenius, Ea= energia de activação da reacção 
(J/mol), R = constante dos gases = 8,31 J/mol.K e T = temperatura absoluta (K). 
No equilíbrio as velocidades da reacção directa e da reacção inversa se igualam (V1= V2) e 
teremos: 
 
Rearranjando a equação acima, obtemos que: 
 
 
 
 
 
 
 
A constante de equilíbrio para a reacção inversa é: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Conclusão 
A ocorrência ou não de uma reacção é detectada através de uma modificação directa ou 
indirectamente percebida no sistema. A formação de um precipitado, a mudança de cor, o 
desprendimento de um gás, por exemplo, são modificações perceptíveis aos sentidos como: a 
mudança no índice de refracção, condutividade eléctrica, potencial de um eletródo, etc., são 
percebidas por sensores colocados no meio reagente; modificações em reacções auxiliares 
paralelas que ocorrem no meio podem ser evidências indirectas da ocorrência de uma dada 
reacção. 
A cinética química é o estudo das velocidades e mecanismos das reações químicas. A velocidade 
de uma reação é a medida da rapidez com que se formam os produtos e se consomem os 
reagentes. O mecanismo de uma reação consiste na descrição detalhada da sequência de etapas 
individuais que conduzem os reagentes aos produtos. 
As reacções químicas tendem para um estado de equilíbrio chamado equilíbrio químico. A 
posição de equilíbrio depende da natureza do sistema, das concentrações dos seus componentes, 
da temperatura, da pressão, etc. Para condições perfeitamente especificadas, o mesmo estado de 
equilíbrio é atingido qualquer que seja o sentido da reação reversível considerada. 
O equilíbrio químico é um estado em que a velocidade com que desaparecem os reagentes é 
exatamente igual à velocidade de formação dos produtos; nestas condições, não há transformaçãoaparente do sistema, mas as reções direta e inversa se processam simultaneamente a uma mesma 
velocidade. 
 
 
 
 
 
 
 
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Referências bibliográficas 
BROWN, T. L. et. al. Química – A ciência central. 9 ed. Prentice Hall, 2008. 
RUSSEL, John B. Química Geral. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. 
SANTANA, Genilson Perreira. Equilíbrio Químico. Agência Brasileira do ISBN, Manaus, 
2015.