A equação de Arrhenius é frequentemente usada para descrever a dependência da constante de taxa de uma reação química com a temperatura. Considerando que o fator de frequência A e a energia de ativação Ea são importantes para entender como a reação ocorre, responda:
a) Explique o significado físico do fator de frequência A e da energia de ativação E a na equação de Arrhenius.
b) Como a constante de taxa k se comporta quando a temperatura aumenta, com base na equação de Arrhenius? Qual a relação entre o aumento da temperatura e a velocidade da reação?
c) Se a constante de taxa de uma reação aumenta drasticamente com o aumento da temperatura, o que isso indica sobre a energia de ativação da reação?

Passo 1

O enunciado pede entendimento da equação de Arrhenius, que descreve como a constante de taxa ;k; de uma reação química varia com a temperatura. O conteúdo é cinética química, e vamos precisar da forma
k = A exp!gl(-EaR Tgr)
onde ;A; é o fator de frequência, ;Ea; é a energia de ativação, ;R; é a constante universal dos gases e ;T; é a temperatura absoluta.

Passo 2

Para interpretar fisicamente o fator de frequência ;A; e a energia de ativação ;Ea;, pense assim:
bul<=t ;A; reflete quantas vezes por segundo as moléculas reagem com orientação adequada. É uma medida de quantas colisões eficazes ocorrem por unidade de tempo. Quanto maior ;A;, maior a probabilidade de colisões na orientação correta.
bul<=t ;Ea; é a barreira energética mínima que os reagentes devem vencer para formar produtos. Fisicamente, é a “colina” que separa reagentes e produtos no perfil de energia da reação. Quanto maior ;Ea;, mais difícil é para as moléculas alcançarem o estado de transição.

Passo 3

Do ponto de vista matemático, como k = A exp(-EaRT), ao aumentar T:
1. O denominador RT cresce.
2. O expoente -EaRT fica menos negativo.
3. Logo exp(-EaRT) aumenta.
Portanto, k cresce de forma exponencial com a temperatura. Na prática, isso significa que a reação se torna muito mais rápida quando T sobe, porque mais moléculas têm energia suficiente para superar Ea.

Passo 4

Se a constante de taxa ;k; aumenta drasticamente com o aumento de ;T, isso indica que a energia de ativação ;Ea; é alta. Explicação: quando ;Ea; é grande, o fator exp(-Ea/RT) depende fortemente de ;T, de modo que mesmo um pequeno aumento na temperatura resulta num grande aumento em ;k.

Resposta

a) O fator de frequência ;A; é a frequência de colisões eficazes com orientação correta, e a energia de ativação ;Ea; é a barreira energética mínima para a reação ocorrer.
b) A constante ;k; cresce exponencialmente com a temperatura; quanto maior ;T, mais rápida é a reação.
c) Um aumento drástico de ;k; ao subir ;T indica que ;Ea; é grande.

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