| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Identificar mudanças físicas e químicas, e descrever as diferenças entre elas |
Reações químicas
Química do IGCSE · Tópico 6
15:53
Velocidades e Equilíbrio
Leite sobre a bancada estraga em um dia. Na geladeira, dura uma semana. Mesmo leite — mas a reação ocorre a uma velocidade diferente. Primeiro, uma verificação rápida: uma reação química…
Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas
6.1
Mudanças físicas e químicas
Programa
Fonte: Programa Cambridge International

Uma mudança física 物理变化 não produz uma nova substância. A substância apenas muda de estado ou forma, e a mudança geralmente pode ser revertida. O derretimento do gelo e a dissolução do açúcar são mudanças físicas.
Uma mudança química 化学变化 (uma reação química) produz uma ou mais novas substâncias e geralmente é difícil de reverter. Sinais de uma mudança química incluem mudança de cor, liberação de gás, mudança de energia ou formação de um precipitado 沉淀 (um sólido).
| Mudança física | Mudança química |
|---|---|
| nenhuma nova substância formada | nova(s) substância(s) formada(s) |
| fácil de reverter | geralmente difícil de reverter |
| p.ex. fusão, ebulição, dissolução | p.ex. queima, ferrugem |
Mudança física vs mudança química
Passe pela diferença. Uma mudança física não forma nova substância e geralmente é fácil de reverter; uma mudança química forma uma nova substância e é difícil de desfazer.
6.2
Taxa de reação
Programa
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 5 Descrever a teoria das colisões em termos de: (a) número de partículas por unidade de volume (b) frequência de colisões entre partículas (c) energia cinética das partículas (d) energia de ativação, $E_a$ | |
| 1 Descrever o efeito na taxa de reação de: (a) alterar a concentração de soluções (b) alterar a pressão de gases (c) alterar a área superficial de sólidos (d) alterar a temperatura (e) adicionar ou remover um catalisador, incluindo enzimas | 6 Descrever e explicar o efeito na taxa de reação de: (a) alterar a concentração de soluções (b) alterar a pressão de gases (c) alterar a área superficial de sólidos (d) alterar a temperatura (e) adicionar ou remover um catalisador, incluindo enzimas usando a teoria das colisões |
| 2 Declarar que um catalisador aumenta a taxa de uma reação e permanece inalterado no final de uma reação | 7 Declarar que um catalisador diminui a energia de ativação, $E_a$, de uma reação |
| 3 Descrever métodos práticos para investigar a taxa de uma reação, incluindo mudança na massa de um reagente ou produto e a formação de um gás | 8 Avaliar métodos práticos para investigar a taxa de uma reação, incluindo mudança na massa de um reagente ou produto e a formação de um gás |
| 4 Interpretar dados, incluindo gráficos, de experimentos de taxa de reação |
Fonte: Programa Cambridge International
A taxa de reação 反应速率 indica quão rápido os reativos 反应物 se transformam em produtos 生成物.
Teoria das colisões
Teoria das colisões 碰撞理论 explica o que controla a taxa. Para que uma reação ocorra, as partículas 粒子 devem colidir 碰撞, e devem colidir com energia suficiente. A menor energia necessária é a energia de ativação 活化能 ($E_a$). Uma taxa mais rápida ocorre quando as partículas têm colisões bem-sucedidas com maior frequência.
O que altera a taxa
| Alteração | Efeito | Razão (teoria das colisões) |
|---|---|---|
| aumentar a concentração 浓度 de uma solução | mais rápida | mais partículas no mesmo volume, então colisões ocorrem com mais frequência |
| aumentar a pressão 压强 dos gases | mais rápida | partículas são empurradas para mais perto, então colisões ocorrem com mais frequência |
| aumentar a área de superfície 表面积 de um sólido | mais rápida | mais partículas ficam expostas, então colisões ocorrem com mais frequência |
| aumentar a temperatura | mais rápida | partículas ganham energia cinética 动能 e se movem mais rápido, então colisões são mais frequentes e mais delas possuem energia suficiente |
| adicionar um catalisador 催化剂 | mais rápida | o catalisador reduz a energia de ativação, então mais colisões são bem-sucedidas |


Catalisadores
Um catalisador acelera uma reação, mas não é consumido — permanece inalterado no final. Ele atua reduzindo a energia de ativação. Enzimas 酶 são catalisadores biológicos (catalisadores que funcionam em seres vivos).

Medindo a taxa
Você pode acompanhar uma reação ao longo do tempo destas formas:
- Variação de massa: coloque o frasco sobre uma balança. Se um gás escapar, a massa diminui. Registre a massa em intervalos regulares de tempo.
- Volume de gás: colete o gás em uma seringa de gás 注射器 e leia seu volume em intervalos regulares de tempo.
- Formação de precipitado: em uma reação que fica turva, meça quanto tempo leva para uma marca sob o frasco desaparecer.

Em um gráfico de produto contra tempo, a linha é mais íngreme no início (maior taxa), torna-se menos íngreme conforme os reativos são consumidos, e fica horizontal quando a reação termina.

Taxa a partir de um gráfico de volume de gás
A inclinação da curva de volume versus tempo é a taxa; é mais íngreme no início e achatada à medida que os reagentes acabam.
Taxa de reação
conc = c₀·bᵗ
A concentração cai ao longo do tempo — rápido no início, depois mais lento.
Teoria das colisões em ação
Observe as partículas colidirem. O calor acelera-as para que colidam com mais frequência e força; mais partículas ou um catalisador proporcionam mais colisões bem-sucedidas — a taxa aumenta.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| physical change/ˈfɪzɪkl tʃeɪndʒ/ | 物理变化 | wù lǐ biàn huà |
| chemical change/ˈkemɪkl tʃeɪndʒ/ | 化学变化 | huà xué biàn huà |
| precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ | 沉淀 | chén diàn |
| rate of reaction/reɪt ɒv rɪˈækʃn/ | 反应速率 | fǎn yìng sù lǜ |
| reactants/rɪˈæktənts/ | 反应物 | fǎn yìng wù |
| products/ˈprɒdʌkts/ | 生成物 | shēng chéng wù |
| collision theory/kəˈlɪʒn ˈθɪəri/ | 碰撞理论 | pèng zhuàng lǐ lùn |
| particles/ˈpɑːtɪklz/ | 粒子 | lì zi |
| collide/kəˈlaɪd/ | 碰撞 | pèng zhuàng |
| activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ | 活化能 | huó huà néng |
| concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ | 浓度 | nóng dù |
| pressure/ˈpreʃə/ | 压强 | yā qiáng |
| surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ | 表面积 | biǎo miàn jī |
| kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ | 动能 | dòng néng |
| catalyst/ˈkætəlɪst/ | 催化剂 | cuī huà jì |
| enzymes/ˈenzaɪmz/ | 酶 | méi |
| syringe/sɪˈrɪndʒ/ | 注射器 | zhù shè qì |
| reversible reaction/rɪˈvɜːsɪbl rɪˈækʃn/ | 可逆反应 | kě nì fǎn yìng |
| hydrated/haɪˈdreɪtɪd/ | 水合 | shuǐ hé |
| anhydrous/ænˈhaɪdrəs/ | 无水 | wú shuǐ |
| closed system/kləʊzd ˈsɪstəm/ | 密闭系统 | mì bì xì tǒng |
6.3
Reações reversíveis e equilíbrio
Programa
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Declarar que algumas reações químicas são reversíveis, conforme mostrado pelo símbolo $\rightleftharpoons$ | 3 Declarar que uma reação reversível em um sistema fechado está em equilíbrio quando: (a) a taxa da reação direta é igual à taxa da reação inversa (b) as concentrações de reagentes e produtos não estão mais mudando |
| 2 Descrever como a alteração das condições pode mudar a direção de uma reação reversível para: (a) o efeito do calor em compostos hidratados (b) a adição de água a compostos anidros limitado a sulfato de cobre(II) e cloreto de cobalto(II) | 4 Prever e explicar, para uma reação reversível, como a posição do equilíbrio é afetada por: (a) alteração de temperatura (b) alteração de pressão (c) alteração de concentração (d) uso de um catalisador usando informações fornecidas |
| 5 Declarar a equação simbólica para a produção de amônia no processo Haber, $\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(g)}$ | |
| 6 Declarar as fontes de hidrogênio (metano) e nitrogênio (ar) no processo Haber | |
| 7 Declarar as condições típicas no processo Haber como $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $20\,000\text{ kPa}/200\text{ atm}$ e um catalisador de ferro | |
| 8 Declarar a equação simbólica para a conversão de dióxido de enxofre em trióxido de enxofre no processo de contato, $2\text{SO}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{SO}_3\text{(g)}$ | |
| 9 Declarar as fontes de dióxido de enxofre (queima de enxofre ou calcinação de minerais sulfetados) e oxigênio (ar) no processo de contato | |
| 10 Declarar as condições típicas para a conversão de dióxido de enxofre em trióxido de enxofre no processo de contato como $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $200\text{ kPa}/2\text{ atm}$ e um catalisador de óxido de vanádio(V) | |
| 11 Explicar, em termos de taxa de reação e posição do equilíbrio, por que as condições típicas declaradas são usadas no processo Haber e no processo de contato, incluindo considerações de segurança e economia |
Fonte: Programa Cambridge International
Algumas reações são reversíveis 可逆反应: os produtos podem reagir para formar os reativos novamente. Mostramos isso com o símbolo $\rightleftharpoons$.

Alterando a direção
Um exemplo claro usa compostos hidratados 水合 e anidros 无水:
- O sulfato de cobre(II) hidratado azul, ao ser aquecido, perde sua água e torna-se sulfato de cobre(II) anidro branco. Adicionar água o torna azul novamente.
- O cloreto de cobalto(II) hidratado rosa perde água ao aquecer e torna-se cloreto de cobalto(II) anidro azul. Adicionar água o torna rosa novamente.
Adicionar água ao sólido anidro (e observar o retorno da cor) é usado como teste para água.
Equilíbrio
Em um sistema fechado 密闭系统 (onde nada entra ou sai), uma reação reversível atinge equilíbrio 平衡 quando:
- a taxa da reação direta 正反应 é igual à taxa da reação inversa 逆反应, e
- as concentrações dos reativos e produtos não estão mais mudando.
Alterando a posição do equilíbrio
A posição do equilíbrio 平衡位置 indica se há mais reativos ou mais produtos. Você pode movê-la:
- Temperatura: aquecer move o equilíbrio na direção que absorve calor (direção endotérmica 吸热反应); resfriar move-o na direção que libera calor (direção exotérmica 放热反应).
- Pressão (gases): maior pressão move o equilíbrio para o lado com menos moléculas gasosas.
- Concentração: adicionar mais de uma substância move o equilíbrio para o outro lado, para consumi-la.
- Um catalisador não mover a posição do equilíbrio. Ele apenas ajuda a reação a atingir o equilíbrio mais rapidamente.
Processo Haber
O Processo Haber 哈伯法 produz amônia:
- O hidrogênio 氢气 vem do metano 甲烷 (gás natural); o nitrogênio 氮气 vem do ar.
- Condições típicas: temperatura de $450\,{}^{\circ}\text{C}$, pressão de aproximadamente $200$ atm ($20\,000$ kPa) e um catalisador de ferro 铁.
Processo Contact
O Processo Contact 接触法 converte dióxido de enxofre em trióxido de enxofre:
- O dióxido de enxofre vem da queima de enxofre 硫 (ou calcinação de minerais sulfetados); o oxigênio 氧气 vem do ar.
- Condições típicas: temperatura de $450\,{}^{\circ}\text{C}$, pressão de aproximadamente $2$ atm ($200$ kPa) e um catalisador de óxido de vanádio(V) 五氧化二钒.
Por que essas condições são escolhidas
As condições são um compromisso 折中:
- Maior pressão daria mais produto, mas pressões muito altas são perigosas e caras, então usa-se uma pressão média.
- Temperatura mais baixa daria mais produto (ambas as reações diretas são exotérmicas), mas a reação seria muito lenta, então usa-se uma temperatura relativamente alta para manter uma boa taxa.
- O catalisador acelera a reação sem alterar a posição do equilíbrio, o que reduz custos.
Deslocando um equilíbrio
Altere a temperatura, a pressão ou a concentração e observe uma reação reversível deslocar-se para um novo equilíbrio.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | 平衡 | píng héng |
| forward reaction/ˈfɔːwəd rɪˈækʃn/ | 正反应 | zhèng fǎn yìng |
| reverse reaction/rɪˈvɜːs rɪˈækʃn/ | 逆反应 | nì fǎn yìng |
| position of equilibrium/pəˈzɪʃn ɒv ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | 平衡位置 | píng héng wèi zhì |
| endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ | 吸热反应 | xī rè fǎn yìng |
| exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ | 放热反应 | fàng rè fǎn yìng |
| Haber process/ˈheɪbə ˈprəʊses/ | 哈伯法 | hā bó fǎ |
| hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ | 氢气 | qīng qì |
| methane/ˈmiːθeɪn/ | 甲烷 | jiǎ wán |
| nitrogen/ˈnaɪtrədʒn/ | 氮气 | dàn qì |
| iron/ˈaɪən/ | 铁 | tiě |
| Contact process/ˈkɒntækt ˈprəʊses/ | 接触法 | jiē chù fǎ |
| sulfur/ˈsʌlfɜː/ | 硫 | liú |
| oxygen/ˈɒksɪdʒn/ | 氧气 | yǎng qì |
| vanadium(V) oxide/væˈneɪdɪəm ˈɒksaɪd/ | 五氧化二钒 | wǔ yǎng huà èr fán |
| compromise/ˈkɒmprəmaɪz/ | 折中 | zhé zhōng |
6.4
Oxidação-Redução
Programa
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Usar um numeral romano para indicar o número de oxidação de um elemento em um composto | |
| 2 Definir reações redox como envolvendo oxidação e redução simultâneas | |
| 3 Definir oxidação como ganho de oxigênio e redução como perda de oxigênio | 6 Definir oxidação em termos de: (a) perda de elétrons (b) aumento do número de oxidação |
| 7 Definir redução em termos de: (a) ganho de elétrons (b) diminuição do número de oxidação | |
| 4 Identificar reações redox como reações envolvendo ganho e perda de oxigênio | 8 Identificar reações redox como reações envolvendo ganho e perda de elétrons |
| 5 Identificar oxidação e redução em reações redox | 9 Identificar reações redox por mudanças no número de oxidação usando: (a) o número de oxidação de elementos em seu estado não combinado é zero (b) o número de oxidação de um íon monoatômico é o mesmo que a carga do íon (c) a soma dos números de oxidação em um composto é zero (d) a soma dos números de oxidação em um íon é igual à carga do íon |
| 10 Identificar reações redox pelas mudanças de cor envolvidas ao usar permanganato de potássio aquoso acidificado ou iodeto de potássio aquoso | |
| 11 Definir agente oxidante como uma substância que oxida outra substância e é reduzida por si mesma | |
| 12 Definir agente redutor como uma substância que reduz outra substância e é oxidada por si mesma | |
| 13 Identificar agentes oxidantes e redutores em reações redox |
Fonte: Programa Cambridge International
Oxidação 氧化 e redução 还原 sempre ocorrem ao mesmo tempo, em uma reação chamada reação redox 氧化还原反应. ('Redox' é abreviação de reduction–oxidation.)
Existem três maneiras de descrever oxidação e redução:
- Oxigênio: oxidação é o ganho de oxigênio; redução é a perda de oxigênio.
- Elétrons 电子: oxidação é a perda de elétrons; redução é o ganho de elétrons.
- Número de oxidação 氧化数: na oxidação o número de oxidação aumenta; na redução ele diminui.
Um auxílio mnemônico útil é OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain — de elétrons.

Regras do número de oxidação
O número de oxidação é indicado por numeral romano, como em ferro(II) e ferro(III). As regras são:
- Um elemento que não está combinado tem número de oxidação de $0$.
- Um íon monoatômico tem número de oxidação igual à sua carga (portanto $\text{Na}^{+}$ é $+1$).
- Os números de oxidação em um composto somam $0$.
- Os números de oxidação em um íon somam a carga do íon.
Exemplo resolvido. Encontre o número de oxidação do manganês no íon manganato(VII), $\text{MnO}_4^{-}$. Cada oxigênio é $-2$, e há quatro deles, totalizando $4 \times (-2) = -8$. Os números de oxidação em um íon devem somar a carga do íon, que aqui é $-1$. Então, se o manganês for $x$, temos $x + (-8) = -1$, resultando em $x = +7$ - exatamente o que o (VII) no nome indica. Defina o total como a carga do íon, não como zero: zero é apenas para um composto neutro.
Agentes oxidantes e redutores
- Um agente oxidante 氧化剂 oxida outra substância e é reduzido por si mesmo.
- Um agente redutor 还原剂 reduz outra substância e é oxidado por si mesmo.
Algumas reações redox mostram mudanças de cor claras:
- O permanganato de potássio acidificado 高锰酸钾 é roxo. Ao atuar como agente oxidante, é reduzido, e a cor roxa desaparece tornando-se incolor.
- O iodeto de potássio 碘化钾 é incolor. Ao ser oxidado, forma-se iodo 碘 vermelho-marrom.

Oxidação e redução acontecem juntas
Passe por uma reação redox. Uma substância perde elétrons enquanto outra os ganha — você nunca pode ter uma sem a outra.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ | 氧化 | yǎng huà |
| reduction/rɪˈdʌkʃn/ | 还原 | huán yuán |
| redox reaction/rɪˈdɒks rɪˈækʃn/ | 氧化还原反应 | yǎng huà huán yuán fǎn yìng |
| electrons/ɪˈlektrɒnz/ | 电子 | diàn zi |
| oxidation number/ˌɒksɪˈdeɪʃn ˈnʌmbə/ | 氧化数 | yǎng huà shù |
| oxidising agent/ˈɒksɪdaɪzɪŋ ˈeɪdʒənt/ | 氧化剂 | yǎng huà jì |
| reducing agent/rɪˈdjuːsɪŋ ˈeɪdʒənt/ | 还原剂 | huán yuán jì |
| potassium manganate(VII)/pəˈtæsɪəm ˈmæŋɡəneɪt/ | 高锰酸钾 | gāo měng suān jiǎ |
| potassium iodide/pəˈtæsɪəm ˈaɪədaɪd/ | 碘化钾 | diǎn huà jiǎ |
| iodine/ˈaɪədiːn/ | 碘 | diǎn |
6.4
Dicas de prova
- Explique uma taxa mais rápida usando a teoria das colisões: colisões bem-sucedidas ocorrem com mais frequência. Concentração, pressão e área de superfície aumentam a frequência com que as partículas colidem; uma temperatura mais alta faz isso e também fornece mais partículas com energia suficiente.
- Um catalisador reduz a energia de ativação e acelera a reação, mas não é consumido e não altera $\Delta H$ nem a posição do equilíbrio.
- No equilíbrio, as taxas das reações direta e inversa são iguais e as concentrações param de mudar — isso não significa que as quantidades de reagente e produto sejam iguais.
- Use o princípio de Le Chatelier: aumentar a temperatura favorece a direção endotérmica; aumentar a pressão favorece o lado com menos moléculas gasosas; adicionar uma substância desloca o equilíbrio para longe dela.
- Redox — OIL RIG: Oxidação é Perda, Redução é Ganho de elétrons. Elas sempre ocorrem juntas, e um agente oxidante é ele próprio reduzido.
Aulas interativas sobre este tópico
Passe por ele passo a passo, com exercícios de verificação instantânea.