Quais são as evidências que indicam a ocorrência de uma transformação química?

Para que uma reação química ocorra é necessário satisfazer quatro condições básicas, que são:

1.      Os reagentes devem entrar em contato;

2.      Deve haver afinidade química entre os reagentes;

3.      As colisões entre as partículas dos reagentes devem ser eficazes;

4.      Deve-se atingir a energia de ativação.

Veja resumidamente cada caso:

1.Contato entre os reagentes:

Essa condição é óbvia, pois mesmo que os reagentes tenham bastante afinidade um com o outro, como acontece no caso dos ácidos e das bases, se eles estiverem separados, a reação não ocorrerá. Eles precisam entrar em contato para que suas partículas possam colidir, rompendo as ligações dos reagentes e formando as ligações dos produtos.

2.Afinidade química:

Como vimos, colocar os reagentes em contato é necessário, mas  não é o suficiente. Por exemplo, se colocarmos o sódio em contato com a água, ocorrerá uma reação extremamente violenta, já se colocarmos o ouro, não veremos diferença nenhuma. Isso acontece porque substâncias diferentes possuem diferentes afinidades químicas entre si, ou então, podem também não possuir afinidade nenhuma. Quanto maior for a afinidade química, mais rápida será a reação.

Nos exemplos citados, o sódio possui grande afinidade com a água, tanto que para não entrar em contato com a umidade do ar, o sódio metálico é guardado em querosene. Já o ouro é inerte, por isso que monumentos de ouro duram tanto tempo, como os sarcófagos do Egito.

3.Teoria das colisões:

Mesmo em compostos que possuem afinidade química, para que a reação se processe é necessário que suas partículas, átomos ou moléculas, colidam de forma eficaz. Nem todas as partículas que se chocam fazem isso de forma eficaz, mas os choques que resultam em quebra das ligações dos reagentes e formação de novas ligações são aqueles que ocorrem na orientação correta e com a energia suficiente.

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Abaixo, é mostrado o caso de duas colisões não eficazes e uma eficaz que resulta na ocorrência da reação.

4.Energia de ativação e complexo ativado:

Conforme dito no item anterior, a colisão eficaz, além da orientação favorável, precisa também de energia suficiente. A quantidade mínima de energia necessária para que cada reação ocorra é chamada de energia de ativação.

Se os reagentes tiverem uma energia igual ou superior à energia de ativação, durante o choque bem orientado, se formará um complexo ativado inicialmente, que é uma estrutura intermediária entre os reagentes e os produtos. No complexo ativado, existem as ligações dos reagentes enfraquecidas e as novas ligações de produto se formando.

Assim, a energia de ativação funciona como uma espécie de barreira para que a reação ocorra, pois quanto maior ela for, mais difícil será para a reação ocorrer. Em alguns casos, é preciso fornecer energia para os reagentes. Por exemplo, o gás de cozinha tem afinidade para interagir com o oxigênio do ar, mas precisamos fornecer energia quando aproximamos o palito de fósforo, senão a reação não ocorre. Mas, depois de uma vez iniciada, a própria reação libera energia suficiente para ativar as outras moléculas e manter a reação ocorrendo.

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

EVIDÊNCIAS DE TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS

Por Carlos Vinícius Pinto dos Santos

Cada substância química, seja ela qual for, tem um conjunto de propriedades químicas e físicas que a torna única. Quando uma reação química ocorre é comum que haja algum tipo de alteração no meio, uma vez que pelo menos parte da molécula inicial se tranformou em outras diferentes.

Essas alterações podem ser facilmente perceptíveis em alguns casos e, em outros, demandam técnicas muito sofisticadas para permitir a correta diferenciação. Dentre as características que podem ser utilizadas rotineiramente estão: variação de cores, de temperatura e mudanças de aspecto do meio.

Mudança de Cor

A cor de determinada substância se dá pela interação desta com a luz incidente. Cada molécula interage de maneira própria com a luz e, quando uma substância muda de cor, às vezes de forma abrupta, é um sinal de reação química. Em alguns casos essa variação de cor pode ser utilizada como indicador visual de informações do meio em questão.

Figura 1 - Erlenmeyeres com solução de fenolftaleína alcalina (esquerda) e ácida (direita)

Em alguns casos especiais a reação química produz luz em um fenômeno que é chamado de quimioluminescência. Uma dessas reações é a do luminol com ferro, utilizada no meio forense para detectar manchas de sangue ocultas.

Figura 2 - Quimioluminescência do luminol

Porém, não é toda vez que a mudança de cor indica reação química. Algumas substâncias mudam de cor quando são aquecidas através de um fenômeno chamado termocromismo. Nesse caso, a substância não se transforma em outra, mas a mudança de temperatura a obriga a se reorganizar e acaba assim por interagir de forma diferente com a luz. Um exemplo é a tinta especial que é utilizada em algumas canecas.

Figura 3 - Caneca com tinta termocrômica

Mudanças de Temperatura

Na Natureza, o calor tende a se dissipar de forma expontânea, então tudo tende a se resfriar até que não seja mais possível. Isso siginifica que, para que algo aumente de temperatura, é necessário que seja fornecido calor por uma fonte (fogo, luz do Sol, etc.).

O contato de duas substâncias de mesma temperatura com formação de calor indica que foram formadas substâncias diferentes das iniciais com energias diferentes. Caso haja aumento de temperatura as substâncias formadas possuem energia menor que as anteriores e essa diferença é liberada e percebida como aumento de temperatura. Caso haja diminuição ocorre o contrário, as substâncias formadas tem energia maior que as anteriores e precisam absorver energia dos arredores, causando diminuição de temperatura.

Existem vários eventos que causam aumento e diminuição de temperatura e que não ocorrem devido a reações químicas, dentre eles, a diluição de etanol em água causa aumento de temperatura, mas tanto o etanol quanto a água não se transformam em nada diferente. O etanol, ao evaporar na superfície da pele, causa a sensação de resfriamento, mas a molécula de etanol também não sofre alteração nesse caso. Esses são exemplos de fenômenos químico e físico, respectivamente, em que não houve reação química.

Mudanças de Aspecto

A mudança de aspecto é uma das maneiras mais seguras de avaliar a ocorrência de uma reação química. Dentre elas pode-se citar a formação de sólidos e a formação de gases.

A formação de sólido, ou de precipitado, indica que uma substância que antes estava dispersa no meio se transformou em outra que não interage bem com o solvente, que pode ser a água.

Figura 4 - Precipitação de hidróxido de cobre (II)

Entretanto, é preciso cuidado. Não é sempre que a precipitação indica reação química. Se a água do mar for fervida em algum momento ocorrerá precipitação de sal, mas esse sal não sofreu alteração quimica em relação ao sal que estava antes na água, tanto que é possível utilizar esse mesmo sal com água limpa para reproduzir a água do mar.

A formação de gases (efervescência) é outra mudança de aspecto que indica com alguma segurança a ocorrência de reação química.

Figura 5 - Efervescência de um comprimido

Faíscas e fogo também indicam reação química. Durante a combustão de papel ou carvão, por exemplo, há a transformação desses materiais em gases e vapor de água. Variações organolépticas como odor e sabor não são indicadas para serem usadas nessa análise uma vez que muitas substâncias químicas são danosas à saúde e não devem, nunca, ser ingeridas ou inaladas.

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