9- Qual é a ideia central do modelo das colisões?. Quais fatores determinam que uma colisão entre duas moléculas levem à colisão efetiva?. De acordo com o modelo das colisões, por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade?. 14.39. pág. 525.

Passo 1

O enunciado pergunta sobre o modelo de colisões em cinética química.
Precisamos:
  • Explicar a ideia central desse modelo.
  • Identificar os fatores que fazem uma colisão ser “efetiva” (ou seja, levar à reação).
  • Justificar por que a temperatura altera a constante de velocidade segundo esse modelo.

Passo 2

A ideia central do modelo de colisões é enxergar a reação química como consequência de colisões entre moléculas reagentes. Só há reação se, ao colidirem, as moléculas:
  1. Tiverem energia suficiente para superar uma barreira energética (energia de ativação \,E_a,).
  2. Estiverem na orientação correta para formar novos vínculos.
Em outras palavras, não basta só colidir; a colisão precisa ocorrer dentro dos requisitos de energia e geometria para ser efetiva.

Passo 3

Dois fatores determinam se uma colisão é efetiva:
  1. Energia das moléculas:
  • Cada colisão transporta uma certa energia cinética.
  • Só as colisões em que a energia relativa é \ge E_a podem levar à formação do complexo ativado.
  1. Orientação espacial:
  • As moléculas devem colidir com o alinhamento correto de orbitais ou grupos reativos.
  • Mesmo tendo energia suficiente, se a orientação for incorreta, não se formam ligações novas.

Passo 4

A temperatura altera a constante de velocidade porque, ao aquecer:
  • A velocidade média das moléculas aumenta, gerando mais colisões por segundo.
  • A fração de colisões com energia \ge E_a cresce exponencialmente.
Matematicamente, isso fica explícito na equação de Arrhenius:
k = A \,e^{-E_a/(R T)}
em que
  • k é a constante de velocidade,
  • A é o fator de frequência (relacionado ao número de colisões efetivas por unidade de tempo),
  • R é a constante dos gases,
  • T é a temperatura absoluta.
Ao aumentar T, o termo -E_a/(R T) fica menos negativo, e k cresce.

Resposta

  • A ideia central é que a reação ocorre quando moléculas colidem com energia mínima \ge E_a e na orientação certa.
  • Os fatores que tornam uma colisão efetiva são: (1) energia suficiente para superar E_a e (2) orientação correta entre as moléculas.
  • A temperatura aumenta k porque eleva tanto o número total de colisões quanto a fração delas com energia \ge E_a, conforme a equação de Arrhenius.

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