13.27 Para um processo bimolecular, quais são os três fatores que determinam a velocidade de formação dos produtos?

Passo 1

O enunciado pergunta, no contexto de cinética química de colisões, quais são os três fatores que determinam a velocidade de formação dos produtos em um processo bimolecular. Vamos usar a teoria das colisões, segundo a qual a constante de velocidade k de uma reação A + B \to produtos é dada por
k = Z_{AB}\,P\,e^{-E_a/(RT)},
onde cada termo corresponde a um dos fatores que afetam a velocidade de reação.

Passo 2

Primeiro fator: frequência de colisões Z_{AB}.
Esse termo mede quantas vezes, por unidade de volume e de tempo, moléculas de A e B se encontram. Ele depende de:
Z_{AB}\propto [A]\,[B]\,\sqrt{\frac{T}{\mu}},
onde \mu é a massa reduzida do par A B e T a temperatura. Quanto maior a concentração e a energia térmica, maior Z_{AB}.

Passo 3

Segundo fator: fator estérico P.
Nem toda colisão leva à reação; apenas aquelas em que as moléculas estão orientadas corretamente. O fator estérico P (ou fator de probabilidade geométrica) é a fração de colisões efetivas do ponto de vista da orientação molecular.

Passo 4

Terceiro fator: fração de colisões com energia suficiente, dada pelo fator de Boltzmann e^{-E_a/(RT)}.
Aqui E_a é a energia de ativação e R a constante dos gases. Esse termo representa a probabilidade de que uma colisão tenha energia cinética maior ou igual a E_a.

Resposta

1. Frequência de colisões entre A e B ( Z_{AB}), controlada por concentrações e temperatura.
2. Fator estérico ( P), probabilidade de orientação correta na colisão.
3. Fator energético ( e^{-E_a/(RT)}), fração de colisões com energia >= E_a.