Tipos de reações químicas

Mergulhe um fio de cobre em solução de nitrato de prata e cristais de prata crescerão sobre ele enquanto o líquido fica azul: o cobre tomou o lugar da prata.

Existem milhões de reações conhecidas, mas a maioria segue alguns poucos padrões. Conhecê-los permite prever os produtos antes de vê-los. Alguns livros classificam as reações pelo que acontece com as fórmulas: substâncias que se unem, se dividem ou trocam de parceiros. Outros as classificam pelo que acontece com as partículas: formação de sólidos, transferência de prótons ou de elétrons. Os dois sistemas se sobrepõem, e vale a pena conhecer ambos.

União e separação

Em uma reação de síntese, ou adição, duas ou mais substâncias se unem para formar um único produto: A + B → AB. Nitrogênio e hidrogênio se combinam para formar amônia, N₂ + 3H₂ → 2NH₃, a rota industrial de produção dessa substância. Ferro e oxigênio se combinam formando óxido de ferro(III). Uma reação de decomposição faz o contrário: uma substância se divide em duas ou mais, AB → A + B. O peróxido de hidrogênio se decompõe lentamente em água e oxigênio, 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂, e o calcário aquecido em um forno se decompõe em cal e dióxido de carbono.

Troca de parceiros

Em uma reação de simples troca, um elemento toma o lugar de outro em um composto: A + BC → AC + B. Cobre metálico em solução de nitrato de prata é o exemplo clássico, Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag. Os átomos de cobre se tornam íons de cobre azuis na solução, e os íons de prata se depositam como metal. O magnésio em ácido clorídrico substitui o hidrogênio e produz bolhas: Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂.

Em uma reação de dupla troca, dois compostos trocam de parceiros: AB + CD → AD + CB. Misture soluções transparentes de nitrato de prata e cloreto de sódio e um sólido branco aparecerá imediatamente, pois o cloreto de prata não se dissolve em água: AgNO₃ + NaCl → AgCl + NaNO₃. Uma reação que forma um sólido a partir de soluções dessa maneira é chamada de reação de precipitação. Os químicos as preveem usando regras de solubilidade, listas curtas dos compostos iônicos que se dissolvem ou não.

Combustão, neutralização e transferência de elétrons

Uma reação de combustão ocorre quando um combustível reage rapidamente com oxigênio, liberando calor e, em geral, luz. Quando o combustível contém apenas carbono e hidrogênio, ou carbono, hidrogênio e oxigênio, sua combustão completa produz dióxido de carbono e água, como ocorre com metano, propano e etanol. Uma reação de neutralização ocorre quando um ácido reage com uma base, formando sal e água: HCl + NaOH → NaCl + H₂O. Os comprimidos antiácidos agem dessa maneira sobre o ácido do estômago, e o curso de ácidos e bases trata disso em detalhes.

Muitos desses padrões têm uma característica mais profunda em comum: elétrons passam de uma substância para outra. Quando o sódio reage com o cloro, cada átomo de sódio perde um elétron e cada átomo de cloro ganha um. A perda de elétrons é chamada de oxidação, e o ganho, de redução. Como uma não ocorre sem a outra, essas reações são chamadas de oxidação e redução, ou oxirredução. Combustão, formação de ferrugem e simples troca são reações de oxirredução. Precipitação e neutralização não são, pois nenhum elemento muda seu número de oxidação.