Química inorgânica/Reações da química inorgânica

Uma reação química ocorre quando duas ou mais substâncias entram em contato, e modificam-se por uma troca de átomos. As reações são previsíveis, e seguem o princípio da conservação da matéria: nada se extingue ou se cria, tudo se transforma. Abaixo, temos esquematizada uma reação:

$\mathbf {R+E_{1}\rightharpoonup P+E_{2}}$

Em que:

• R são os reagentes - as substâncias que participaram na reação;
• P são os produtos - as substâncias que resultaram da reação;
• E₁ é a energia (geralmente térmica) que inicia a reação - que depende dos reagentes da reação;
• E₂ é a energia resultante da reação.

Os valores de energia muitas vezes não estão explícitos na reação. A energia resultante da reação é expressada por ΔH.

Classificação das reações

Devido à reação exotérmica entre o metano e o oxigênio, as metanobactérias morrem por calor na presença de O₂.

Uma reação pode ser, quanto:

• À reversibilidade:

Reversível - Em uma reação reversível, R pode se tornar P e E₁ pode se tornar E₂. É representada pelo símbolo ⇌;

Irreversível - Em uma reação irreversível, R nunca se torna P e E₁ nunca se torna E₂. Representa-se pelo símbolo ⇀;

• À entalpia:

Endotérmica - É uma reação em que E₁>E₂, e resulta na absorção de energia;

Exotérmica - É uma reação em que E₂>E₁, e resulta na liberação de energia;

• À espontaneidade:

Espontânea - Reações espontâneas são aquelas em que E₁ é um valor próximo ou igual a zero. Desta forma, a reação ocorre naturalmente;

Não-espontânea - São aquelas em que E₁ corresponde a um valor diferente de zero, sendo necessário fornecer ou retirar energia forçosamente;

• À concentração:

Total - Ocorre quando todos os reagentes de uma amostra transformam-se nos produtos finais da reação;

Parcial - Ocorre quando algumas moléculas dos reagentes não se transformam no produto final da reação.

Fatores que interferem a velocidade da reação

As enzimas são catalisadores encontrados naturalmente nos seres vivos.

Em determinadas circunstâncias, uma reação pode ser mais rápida ou lenta que o normal:

• Superfície de contato - Quanto maior o contato entre os reagentes, com mais velocidade será feita a reação, favorecendo uma rápida reação quando os reagentes são gases ou líquidos miscíveis;
• Temperatura - Como a temperatura é a consequência da energia térmica, o aumento desta favorece reações que exijam grandes quantidades de energia;
• Pressão - Aumentada a pressão sobre os reagentes gasosos, teremos maior velocidade das moléculas, e consequentemente um maior número de colisões - que favorecem a formação dos produtos;
• Catálise - A presença de catalisadores diminui a energia necessária para iniciar a reação, o que faz esta ser mais rápida.

Características das reações

Já que em uma reação é alterada a estrutura das substâncias, alteram-se também as propriedades destas substâncias. Por esta e outras características, pode-se concluir se uma reação ocorreu ou não:

• Temperatura - A mudança repentina na temperatura de uma solução pode indicar uma reação química, devido à liberação ou absorção de energia;
• Fases - Às vezes podem se formar líquidos não-miscíveis e precipitados (produtos sólidos) em uma solução líquida, indicando uma reação;
• Bolhas - Em alguns casos, formam-se bolhas devido à liberação de gases na reação;
• Cor, sabor e odor - As propriedades sensitivas do sistema são alteradas.

Semirreações

Semirreações ocorrem quando um átomo transfere elétrons para outro átomo. Os átomos das semirreações são classificados como:

• Oxidantes - são substâncias que têm seu número de oxidação aumentado (tornando-se menos estável);
• Redutores - é a substância que se torna mais estável e têm número de oxidação reduzido.

Tipos de reações

As reações são divididas em quatro tipos:

• Síntese ou adição - Ocorre quando dois ou mais reagentes originam um produto. Exemplo:

$\mathbf {Fe^{2+}+O_{2}\rightleftharpoons FeO_{2}}$

• Análise ou decomposição - São reações em que um reagente origina um ou mais produtos. Exemplo:

$\mathbf {H_{2}O\rightleftharpoons H^{+}+OH^{-}}$

• Deslocamento ou simples troca - Nestes casos, parte de um dos produtos se une ao outro produto. Exemplo:

$\mathbf {H_{2}{\color {Red}O}+Mg\rightharpoonup H_{2}+Mg{\color {Red}O}}$

• Dupla troca - Igual a simples troca, no entanto, os produtos trocam seus respectivos ânions entre si. Exemplo:

$\mathbf {{\color {Red}K}{\color {Blue}OH}+{\color {Blue}H}{\color {Red}F}\rightharpoonup {\color {Blue}H_{2}O}+{\color {Red}KF}}$

A tabela abaixo resume as reações em química inorgânica:

Reação	Descrição	Características	Exemplo
Neutralização	O pH da solução se aproxima de 7;	Sempre de dupla troca;	LiOH + HCl ⇌ LiCl + H2O
Hidrólise	Quebra da molécula por ação da água;	Sempre de dupla troca;	MgI2 + 2 H2O ⇀ Mg(OH)2 + 2 H+ + I-
Oxirredução	Ocorre a transferência de elétrons (semirreações);		Al + Fe3+ ⇀ Al3+ + Fe
Combustão	Ocorre a queima de um comburente e de um combustível, formando gases e às vezes, cinzas;	Nunca de análise, nem endotérmica;	2 H2 + O2 ⇌ 2 H2O
Em cadeia	Parte ou todos produtos da reação é responsável por continuar a reação indefinidamente;	Qualquer tipo;	235U ⇀ 141Br + 92Kr + 3 n
Corrosão	Reações que envolvem metais, ácidos ou água;	Síntese ou simples troca;	4 Fe3+ + 3 O2 ⇌ 2 Fe2O3
Pirólise	Reação que ocorre em altas temperaturas;	Sempre de análise;	CaCO3 ⇌ CaO + CO2
Fotólise	Reação que ocorre na presença da luz;	Sempre de análise;	2 H2O2 ⇌ 2 H2O + O2
Eletrólise	Reação que enevolve a energia elétrica.	Sempre de análise.	2 NH3 ⇌ N2 + 3 H2