Lei da ação das massas

Fundamentalmente, a velocidade de uma reação química depende apenas de dois fatores, a saber: i) o número total de colisões por unidade de tempo entre as partículas (átomos, moléculas ou íons) das espécies químicas que participam da reação, ii) a fração de tais colisões que, efetivamente, promove a reação. A fração das colisões que dão lugar à reação, por sua vez, depende da temperatura e pode ser também afetada pela presença de substâncias estranhas que atuam como catalisadores. Porém, mantidas constantes as demais condições, a velocidade de uma reação é simplesmente função do número total de colisões por unidade de tempo entre as partículas das substâncias participantes da reação. A multiplicação do número de colisões por um dado fator acarreta uma correspondente multiplicação da velocidade de reação.

A lei da ação das massas estabeleceu uma relação quantitativa entre a velocidade de reação e a concentração dos reagentes. Ela postula que a velocidade de uma reação química é proporcional às concentrações molares dos reagentes. Então, considere-se uma reação do tipo:

A + B → Produtos

em que as espécies A e B reagem a uma velocidade finita e dão origem aos produtos da reação (não especificados). Se duplicasse subitamente, a concentração de A, isto é, o número de partículas de A em um volume dado, é de supor que duplicaria, momentaneamente, o número de colisões por unidade de tempo entre A e B e, com isso, a velocidade de reação. Outro tanto ocorreria se, mantida constante a concentração de A, fosse duplicada a concentração de B. Se as concentrações de A e B fossem duplicadas ao mesmo tempo, haveria uma quadriplicação tanto do número de colisões por unidade de tempo entre A e B, quanto da velocidade de reação. Com base nessas considerações, a velocidade de reação (ou velocidade específica) pode ser expressa pela equação:

v=k[A][B]

em que n é a velocidade de reação, k a constante de velocidade, e [A] e [B] as concentrações molares de A e B, respectivamente.

O mesmo tratamento pode ser estendido a uma reação de tipo mais geral

aA + bB → Produtos

em que as letras minúsculas representam os coeficientes estequiométricos das várias espécies envolvidas. Um raciocínio semelhante ao precedente conduz à equação

v = k[A]a[B]b

Em conclusão, a lei da ação das massas postula que a velocidade de uma reação química é proporcional ao produto das concentrações das espécies reagentes; cada concentração elevada a uma potência igual ao número de partículas com que a respectiva espécie aparece na equação estequiométrica.

A lei da ação das massas mostra que a velocidade de uma reação é proporcional às concentrações dos reagentes, salvo no caso particular das reações de ordem zero, em que as variações de concentração são sem efeito. Como as substâncias que entram em reação vão sendo paulatinamente consumidas, é claro que a velocidade de reação deve diminuir continuamente no curso da reação. Teoricamente, seria necessário um tempo infinito para a velocidade cair a zero; praticamente, a velocidade torna-se, em geral, tão lenta após um certo tempo que a reação pode ser dada como completa após curto período de tempo finito.

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