Reação Química
Reação química é um processo de intercâmbio que, estabelecido entre substâncias químicas iniciais ou reagentes, altera suas propriedades e natureza interna até convertê-las em novas substâncias, chamadas produtos da reação. Diferentes das transformações físicas, que ativam nas substâncias apenas uma mudança de estado (líquido, sólido e gasoso), as reações químicas provocam modificações na estrutura íntima da matéria.
Nas ciências modernas, o fenômeno das transmutações químicas equivale ao ideal dos alquimistas, que pretendiam transformar metais não-nobres em ouro com ajuda da nunca descoberta pedra filosofal.
As unidades fundamentais do intercâmbio químico são as moléculas, entes físicos formados pelo agrupamento homogêneo ou heterogêneo de átomos. Enquanto as reações nucleares se baseiam na alteração dos átomos participantes, as reações químicas criam novas moléculas pela constituição de diferentes ligações entre átomos, que permanecem inalterados.
A vida diária apresenta vários exemplos de reações químicas, entre eles a queima de um fósforo, a descarga de uma bateria de automóvel, a digestão dos alimentos e a respiração dos animais. Uma reação química é descrita por uma equação química em que os reagentes, no primeiro membro, e os produtos, no segundo, são representados por suas fórmulas químicas e separados pelo sinal "+". Entre os dois membros, há uma seta que significa "produz". Duas condições são fundamentais para que uma reação química ocorra: afinidade -- tendência natural para que os reagentes interajam -- e contato. Quanto maior for o número de pontos de contato da mistura, mais fácil será a reação.
Tipos de reação química. Existe uma ampla variedade de transformações de origem química, mas pode-se estabelecer uma classificação geral em quatro grandes grupos.
(1) Processos de síntese ou adição, nos quais duas ou mais substâncias reagentes formam um único produto da reação.
(2) Reações de deslocamento ou simples troca, que ocorrem entre uma substância simples e uma composta, de tal forma que a substância simples desloca e substitui um dos componentes do composto para formar um novo produto.
(3) Reações de decomposição ou análise, que consistem na separação de um composto em seus componentes elementares ou em moléculas mais simples, freqüentemente sob a ação do calor ou do aumento da pressão externa. As reações de decomposição alcançam normalmente o equilíbrio dinâmico, no qual os produtos da reação interagem com a mesma velocidade que as substâncias reagentes, para produzir um processo químico simultâneo de adição e decomposição conhecido como dissociação.
(4) Redistribuição interna ou reação isomérica, na qual não há troca de matéria. Nesse caso, ocorre apenas um reagrupamento espacial das ligações químicas entre os átomos do composto. O equilíbrio dinâmico dessa reação é conhecido como tautomeria.
De acordo com a capacidade dos produtos reverterem ao estado inicial, as reações químicas podem ainda ser reversíveis ou irreversíveis, entendendo-se por reações reversíveis as que são capazes de se processar em ambos os sentidos de transformação. Quanto à intervenção de fatores do meio ambiente, a reação química pode ser espontânea, quando não são necessários agentes externos de ativação, ou induzida. A espontaneidade de uma reação depende de trocas energéticas a que dê origem.
Leis das reações químicas. A estrutura metodológica criada pelo francês Antoine-Laurent Lavoisier, no final do século XVIII, foi consolidada, no início do século XIX, com a enunciação dos princípios básicos das combinações químicas.
A lei da conservação da massa, do próprio Lavoisier, afirma que, em todo processo químico, não ocorre perda de matéria, somente transformação. Assim, a massa das substâncias reagentes coincide com a dos produtos. Conforme mostrou Albert Einstein, no entanto, verifica-se transformação de massa em energia em certos processos de alteração de matéria, que recebem o nome de reações nucleares.
Joseph-Louis Proust enunciou a lei das proporções definidas, segundo a qual a combinação de dois ou mais elementos para formar um determinado composto se efetua sempre numa relação idêntica de pesos. O princípio das proporções múltiplas, devido a John Dalton, propõe uma relação múltipla, ainda que limitada, entre os pesos dos vários elementos, que se combinam para formar vários compostos da mesma família.
O químico alemão Jeremias Richter descobriu a lei das proporções recíprocas, segundo a qual todos os elementos químicos reagem entre si para formar qualquer tipo de compostos, de acordo com um conjunto de relações numéricas simples. Esse valor de reação, característico para cada elemento químico, é denominado equivalente-grama ou equivalente químico. Define-se como a quantidade de elemento que desloca, ou se combina, com oito partes de oxigênio. A lei dos volumes de combinação, demonstrada por Gay-Lussac, postula que, nas reações químicas, os gases são obtidos e se conjugam em relações numéricas simples.
A conjunção teórica das leis das combinações químicas levou à hipótese atômica de John Dalton. Publicada em 1808, a hipótese pode ser resumida em dois princípios: as espécies químicas são compostas de unidades indivisíveis e básicas chamadas átomos, e os átomos de um elemento são idênticos entre si e diferentes dos átomos de outros elementos.
A ideia de Amedeo Avogadro de tomar a molécula, ou agrupamento de átomos, como unidade que define a estrutura interna dos compostos concluiu o modelo clássico da química do século XIX. A teoria das partículas, desenvolvida no século XX, modificou algumas dessas concepções ao questionar a indivisibilidade do átomo e verificar a existência dos isótopos, átomos ligeiramente distintos pertencentes a um mesmo elemento.
Niels Bohr propôs um modelo de átomo formado por um núcleo central e níveis periféricos de energia ocupados por partículas elementares de carga elétrica negativa, denominadas elétrons. Inspirado nas idéias de Bohr, Gilbert Lewis elaborou uma teoria eletrônica de reações entre compostos como intercâmbios de elétrons. Essas partículas formam diferentes ligações, cuja natureza e distribuição determina as moléculas resultantes. De acordo com essa hipótese, os elétrons da última camada da estrutura atômica são os responsáveis diretos pelas combinações químicas.
