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Como a química contribui para a vida

QUÍMICA

Tema: cinética química

 

Lucas da Conceição, Licenciatura Integrada em Química e em Física

Coautoria: Gabriel Heerdt

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Velozes e furiosos

Imagens: Pixabay

Atrasado para seu compromisso às 8h30 da manhã, Rodrigo pisa fundo no acelerador dirigindo na autoestrada. Ele passa por um radar a 95 quilômetros por hora, numa pista onde o limite é 80. Não é necessário dizer que ele foi multado. Rodrigo queria apenas chegar logo ao seu compromisso e, para isso, usou de um conceito muito conhecido, a velocidade.

Em física, a velocidade é descrita como o deslocamento de um corpo dividido pelo tempo de sua duração. Porém, a velocidade está muito além de um mero deslocamento no tempo. A rapidez com que um músico toca um instrumento e o carregamento completo da bateria de um celular são exemplos de eventos que possuem uma velocidade atribuída.

Na natureza também encontramos muitos exemplos de diferentes tipos de velocidades. Algumas frutas amadurecem e apodrecem mais rapidamente do que outras, certas folhas secam primeiro que outras e algumas reações químicas acontecem em maior ou menor tempo comparado à outras. Inclusive, a velocidade das reações químicas será o assunto desta aula.

A velocidade das reações químicas (conhecida também como taxa de reação) é também influenciada por fatores externos, tais como a temperatura, luz ambiente, eletricidade, natureza dos reagentes, concentração e o estado particular (estado físico, amorfo, cristalino) em que se encontram, além da pressão e da presença de uma substância chamada catalisador.

 

A sinuca das moléculas

Imagens: Pixabay

Para que ocorra uma reação química entre duas substâncias orgânicas (aquelas formadas principalmente por átomos de carbono, como álcool) é necessário o fornecimento de uma certa quantidade mínima de energia conhecida como energia de ativação. A temperatura, a eletricidade e a luz ambiente influenciam de forma muito parecida na reação. Na maioria dos casos, estas favorecem a reação ou aumentam sua velocidade, aumentando sua energia. Essa energia pode resultar no rompimento de ligações químicas e/ou aumentar a energia cinética (movimento) de átomos e moléculas fazendo-os colidir mais frequentemente, produzindo novas moléculas.

A energia de ativação varia dependendo da natureza dos reagentes, ou seja, depende de quais ligações serão quebradas e formadas e quais átomos estão relacionados. O estado particular dos reagentes influencia na velocidade da reação devido à área da superfície de contato. Por exemplo, um cubo de açúcar (sacarose) imerso no café quente possui uma área de contato limitada à área superficial do cubo. A solução então quebra a sacarose em glicose e frutose. Porém, se o açúcar for refinado (em pó), a superfície de contato será maior, pois, estará em contato com várias moléculas, tornando a reação mais rápida.

Uma solução mais concentrada possui mais íons e moléculas livres, o que aumenta a chance de colisão entre estes, resultando numa reação mais rápida. A pressão influencia apenas na reação entre gases. A pressão diminui o volume do gás, o que aumenta a sua concentração, alterando a velocidade de reação.

 

A reação pede carona

Imagem por Portal e-unicamp/ Licença CC BY-NC-SA

Existem diferentes tipos de fármacos para auxiliar no tratamento das mais diversas doenças, mal-estares, dores, etc., sendo os mais comuns, comprimidos, encapsulados, cápsulas de gel, gotas e xarope. Os comprimidos e cápsulas, devido ao seu estado físico (sólido) e sua consequente menor superfície de contato, podem levar mais tempo para serem absorvidos pelo organismo, comparados ao xarope e às gotas. Estes, por já estarem em solução e prontos para serem absorvidos, podem rapidamente entrar na corrente sanguínea e serem espalhados pelo corpo.

Imagem de Pixabay, modificado por CEPID CCES-eScience

Agora que sabemos que cada reação possui uma velocidade, é necessário também ter em mente que algumas, por serem mais demoradas, podem não aparentar mudança significativa durante um tempo. Por exemplo, a comida guardada na geladeira, onde a baixa temperatura retarda seu processo de decomposição, ou então um metal exposto ao ar sofrendo enferrujamento (oxidação) lentamente.

Em se tratando de reações mais lentas, ao invés de adicionarmos energia à reação para que ocorra mais rapidamente, podemos adicionar uma substância chamada catalisador. O processo de catálise diminui a energia de ativação fazendo com que a reação aconteça com mais rapidez. A substância catalisadora não reage, ou seja, é possível recuperá-la ao final da reação. É importante lembrar que o catalisador apenas acelera a reação sem alterar seu rendimento, em outras palavras, será obtida a mesma quantidade de produto.

 

Ótimo estado de conservação

Imagem: Wikimedia Commons

De um modo geral, graças ao processo catalítico, muitos seres vivos existem. Isso porque as células realizam uma série de reações químicas em seu interior, a isso é dado o nome de metabolismo. Essas reações são responsáveis pelo processo de síntese e degradação de nutrientes, permitindo o crescimento e reprodução de novas células.

Imagem: Wikimedia Commons

Diferentes enzimas catalisam diferentes passos da via metabólica. Por exemplo a hidrolase, que catalisa reações através da hidratação, e a protease, que quebra as ligações entre aminoácidos da proteína. A ausência de enzimas na célula deixaria as reações de metabolismo muito lentas, o que alteraria drasticamente a vida como a conhecemos.

Além de catalisadores temos também os inibidores que, opostos aos catalisadores, desaceleram a velocidade da reação. Isso é muito útil quando se quer determinar a velocidade de uma reação muito rápida, sendo mais usado como conservante, mantendo alimentos, bebidas, cosméticos e remédios em bom estado para consumo por mais tempo. Um exemplo bem comum é o formol, usado como conservante de alimentos, mas, também, no embalsamento de cadáveres e conservação de peças anatômicas.

 

Referências

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Cinética química. Wikipédia. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica_qu%C3%ADmica>. Acesso em: 10 mar. 2017.

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Enzimas. Só Biologia. Disponível em: <http://www.sobiologia.com.br/conteudos/quimica_vida/quimica11.php>. Acesso em: 16 mar. 2017.

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FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Inibidores de Catalisador. Brasil Escola. Disponível em: <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/inibidores-catalisador.htm>. Acesso em: 20 mar. 2017.

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Velocidade das Reações Químicas. Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm>. Acesso em: 9 de mar. 2017.

Hidrolase. Wikipédia. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrolase>. Acesso em: 16 mar. 2017.

Medicamentos em gotas ou em pílulas: qual a diferença? Qual Farmácia. Disponível em: <http://blog.qualfarmacia.com.br/medicamentos-em-gotas-ou-em-pilulas-qual-a-diferenca/>. Acesso em: 14 mar. 2017.

Misturas. SóQ. Disponível em: <http://www.soq.com.br/conteudos/ef/misturas/>. Acesso em: 13 mar. 2017.

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Vírus. Só Biologia. Disponível em: <http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Seresvivos/Ciencias/biovirus.php>. Acesso em: 16 mar. 2017.

 

TESTE SEUS CONHECIMENTOS

1.   O que é a energia de ativação?

 

  1. É a quantidade mínima necessária para que uma determinada reação química ocorra.
  2. É a energia dada numa reação pela temperatura e luz ambiente.
  3. É a energia liberada por uma reação química.
  4. A energia de ativação é o mesmo que energia térmica.

 

2.   Como o catalisador influencia na reação química?

 

  1. O catalisador possui uma atuação parecida com a temperatura, onde ocorre o aumento da energia da solução, propiciando a reação.
  2. O catalisador diminui a energia de ativação da reação, pois, seus átomos reagem com os átomos da solução.
  3. O catalisador aumenta a energia de ativação da reação para que esta ocorra mais rapidamente.
  4. O catalisador diminui a energia de ativação da reação sem influenciar no produto da reação.

 

Respostas: 1-a, 2-d.

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