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 E^\ddagger, enquanto o nível inicial é a energia dos reagentes E_{\text{r}}. Logo,
E_a = E^\ddagger - E_{\text{r}}.
Esse \,E_a 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
\text{rate} = k\,[A]^m\,[B]^n,
a ordem total é m + n. Esses valores m e n não são fixados pelos coeficientes estequiométricos, mas determinados experimentalmente.

Passo 4

Tempo de meia-vida t_{1/2} é o intervalo necessário para que a concentração de um reagente caia a metade de seu valor inicial. Em geral,
[A](t_{1/2}) = \tfrac12\,[A]_0.
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, E_a = E^\ddagger - E_{\text{r}}, representada pela altura do “pico” no gráfico de energia versus caminho da reação.
Ordem de reação: soma dos expoentes m+n na lei de velocidade \text{rate} = k\,[A]^m\,[B]^n, determinada experimentalmente.
Tempo de meia-vida: intervalo t_{1/2} em que a concentração de um reagente decresce a metade do valor inicial, [A](t_{1/2}) = \tfrac12\,[A]_0.

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