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:
- Tiverem energia suficiente para superar uma barreira energética (energia de ativação
,). - 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:
- Energia das moléculas:
- Cada colisão transporta uma certa energia cinética.
- Só as colisões em que a energia relativa é
podem levar à formação do complexo ativado.
- 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
cresce exponencialmente.
Matematicamente, isso fica explícito na equação de Arrhenius:
em que
-
é a constante de velocidade, -
é o fator de frequência (relacionado ao número de colisões efetivas por unidade de tempo), -
é a constante dos gases, -
é a temperatura absoluta.
Ao aumentar
, o termo
fica menos negativo, e
cresce.
Resposta
- A ideia central é que a reação ocorre quando moléculas colidem com energia mínima
e na orientação certa. - Os fatores que tornam uma colisão efetiva são: (1) energia suficiente para superar
e (2) orientação correta entre as moléculas. - A temperatura aumenta
porque eleva tanto o número total de colisões quanto a fração delas com energia , conforme a equação de Arrhenius.