A cinética, ou taxas de reações químicas, representam um dos tópicos mais complexos enfrentados por estudantes de química do ensino médio e superior. A taxa de uma reação química descreve como as concentrações de produtos e reagentes mudam com o tempo. À medida que a reação prossegue, a taxa tende a diminuir porque a chance de colisão entre reagentes se torna progressivamente menor. Os químicos, portanto, tendem a descrever as reações pela sua taxa "inicial", que se refere à taxa de reação durante os primeiros segundos ou minutos.
Em geral, os químicos representam reações químicas na forma
aA + bB ---> cD + dD,
onde A e B representam reagentes, C e D representam produtos e a, b, c e d representam seus respectivos coeficientes na equação química balanceada. A equação da taxa para esta reação é então
taxa = (-1 ÷ a) d ÷ dt = (-1 ÷ b) d ÷ dt = (1 ÷ c) d ÷ dt = (1 ÷ d) d ÷ dt,
onde colchetes denotem a concentração do reagente ou produto; a, b, c e d representam os coeficientes das equações químicas balanceadas; e t representa o tempo.
Escreva uma equação química balanceada para a reação sob investigação. Como exemplo, considere a reação do peróxido de hidrogênio, H2O2, decompondo-se em água, H2O e oxigênio, O2:
H2O2 (2) ---> H2O (2) + O2.
As reações “equilibradas” contêm o mesmo número de cada tipo de átomo nos lados esquerdo e direito da seta. Nesse caso, os dois lados contêm quatro átomos de hidrogênio e dois átomos de oxigênio.
Construa a equação da taxa com base na equação dada na Introdução. Continuando o exemplo da etapa 1:
taxa = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 1) d ÷ dt.
Substitua os dados de concentração e tempo na equação da etapa 2 com base nas informações disponíveis no problema ou obtidas durante um experimento. Por exemplo, para a reação descrita acima, suponha que os seguintes dados foram obtidos:
tempo (s), (M) 0, 0,250 10, 0,226
Estes dados indicam que após 10 segundos, a concentração de peróxido de hidrogênio diminuiu de 0,250 moles por litro para 0,226 moles por litro. A equação da taxa então se torna
taxa = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = - (1 ÷ 2) (0,226 - 0,250) ÷ 10 = 0,0012 M / s.
Este valor representa a taxa inicial da reação.