Qual é a idéia central do modelo de colisão? Quais fatores determinam se uma colisão entre duas moléculas levarão a uma reação química?

Passo 1

Beleza, aqui a pergunta é sobre o modelo de colisão da cinética química. Ou seja: “Qual é a ideia central desse modelo? E que fatores vão determinar se, quando duas moléculas se trombam, isso vira de fato uma reação química?”
Conteúdo: cinética química (modelo de colisão).
O que vamos precisar:
  • Conceito de colisão molecular
  • Energia de ativação
  • Orientação das moléculas

Passo 2

Primeiro, a ideia central do modelo de colisão é bem intuitiva: para que uma reação aconteça, as moléculas reagentes têm que se esbarrar (colidir). Mas não basta só bater de frente – a colisão tem que ser “útil”. Ou seja:
  1. Tem que ter energia suficiente para superar a barreira energética da reação (a tal energia de ativação k = A,e^-EaRT ).
  2. As moléculas têm que colidir de um jeito que favoreça a formação e quebra de ligações – isso depende de como elas estão “viradas” na hora do choque.
Na prática, a teoria diz que a constante de velocidade de uma reação bimolecular é algo tipo:
onde é o fator de frequência (quantas colisões por segundo) e o expoente cuida do quão provável é uma colisão com energia ≥ .

Passo 3

Agora, detalhando os dois fatores que determinam se a colisão vai gerar reação:
a) Energia de ativação ( ):
  • Cada molécula tem uma certa distribuição de velocidades (Maxwell-Boltzmann).
  • Só a fração de colisões em que a energia cinética combinada das moléculas é ≥ consegue levar à reação.
  • Quanto maior a temperatura , maior essa fração .
b) Orientação correta:
  • Mesmo com energia suficiente, se as partes reativas das moléculas não estiverem apontadas uma à outra da forma certa, a colisão é inútil.
  • Por isso, o fator não é só “quantas colisões”, mas “quantas colisões com orientação boa”.
Juntando, a probabilidade de reação numa colisão é produto da probabilidade de ter energia ≥ vezes a probabilidade de ter a orientação certa.

Resposta

A ideia central do modelo de colisão é que uma reação só ocorre se duas moléculas colidirem com energia suficiente (≥ ) e na orientação adequada. Os fatores determinantes são, portanto, (1) a energia de ativação das moléculas e (2) como elas estão orientadas no momento da colisão.

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