Por que a energia de ativação é importante para explicar se uma reação ocorre ou não?

Passo 1

O enunciado pergunta por que a energia de ativação é importante para explicar se uma reação ocorre ou não. O conteúdo aqui é cinética química, mais especificamente o conceito de barreira energética que as moléculas precisam superar para reagir. Para resolver, vamos usar o diagrama de energia potencial e a equação de Arrhenius, que relaciona a energia de ativação à velocidade da reação.

Passo 2

Descrevemos um diagrama simplificado de energia potencial de uma reação genérica. Temos:
• Energia dos reagentes: E_{\text{r}}
• Energia do complexo ativado (topo da barreira): E_{\text{TS}}
• Energia dos produtos: E_{\text{p}}
A energia de ativação é a diferença
E_a = E_{\text{TS}} - E_{\text{r}}
Ela representa a altura da barreira que as moléculas devem alcançar para se transformarem em produtos.

Passo 3

Usamos a equação de Arrhenius para conectar E_a à constante de velocidade k:
k = A \,\exp\!\Bigl(-\frac{E_a}{R\,T}\Bigr)
Aqui A é o fator pré-exponencial (frequência de colisões efetivas), R a constante dos gases e T a temperatura absoluta. Note que quanto maior E_a, menor será k e, portanto, mais lenta a reação.

Passo 4

Mesmo que uma reação seja termodinamicamente favorável \Delta G<0, se E_a for muito alta, o fator \exp(-E_a/RT) fica muito pequeno e a reação praticamente não ocorre na prática. Em contrapartida, uma reação com E_a baixa tende a acontecer rapidamente, mesmo a temperaturas moderadas.

Passo 5

Concluindo, a energia de ativação determina se as moléculas têm energia suficiente (por colisões ou fornecimento térmico) para ultrapassar a barreira e formar produtos. Se a barreira for alta, a reação será muito lenta ou não observável; se for baixa, a reação ocorrerá de forma espontânea e rápida.

Resposta

A energia de ativação é crucial porque define a altura da barreira energética que as moléculas precisam vencer para reagir. Ela aparece exponencialmente na equação de Arrhenius
k = A \,\exp\!\Bigl(-\frac{E_a}{R\,T}\Bigr)
e, portanto, mesmo reações termodinamicamente favoráveis podem não ocorrer se E_a for muito alta, tornando a velocidade efetiva k muito pequena.

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