Defina energia de ativação e justifique sua resposta através do gráfico de energia em função do caminho da reação. Defina ordem de reação. Defina tempo de meiavida.
Passo 1
O enunciado pede três definições centrais de cinética química: energia de ativação (com justificação via gráfico de energia versus coordenada de reação), ordem de reação e tempo de meia-vida. Para resolver, vamos recorrer ao diagrama qualitativo de energia potencial ao longo do caminho reacional e à lei de velocidade geral das reações.
Passo 2
Energia de ativação é a barreira energética que os reagentes precisam superar para atingir o estado de transição. No diagrama energia versus coordenada de reação, o pico corresponde ao complexo ativado (estado de transição) de energia
, enquanto o nível inicial é a energia dos reagentes
. Logo,
Esse
explica por que uma reação só ocorre quando as moléculas possuem energia suficiente para chegar ao topo do pico.
Passo 3
Ordem de reação é a soma dos expoentes das concentrações na lei de velocidade experimental. Para uma reação genérica
a ordem total é
. Esses valores
e
não são fixados pelos coeficientes estequiométricos, mas determinados experimentalmente.
Passo 4
Tempo de meia-vida
é o intervalo necessário para que a concentração de um reagente caia a metade de seu valor inicial. Em geral,
Esse conceito é útil para comparar velocidades de reações de diferentes ordens.
Resposta
Energia de ativação: diferença de energia entre reagentes e estado de transição,
, representada pela altura do “pico” no gráfico de energia versus caminho da reação.
Ordem de reação: soma dos expoentes
na lei de velocidade
, determinada experimentalmente.
Tempo de meia-vida: intervalo
em que a concentração de um reagente decresce a metade do valor inicial,
.