13.35 Que tipos de processos elementares devem ter energias de ativação muito baixas ou nulas?
Passo 1
O enunciado pergunta quais tipos de processos elementares devem ter energia de ativação muito baixa ou nula. O conteúdo é cinética química, em particular a interpretação física do parâmetro
na lei de Arrhenius. Para resolver, vamos lembrar o significado de
e identificar quais processos não envolvem barreira energética significativa.
Passo 2
A lei de Arrhenius diz que a constante de velocidade de um processo elementar é
onde
é a altura da barreira energética que as moléculas devem superar. Se
, então
e a velocidade fica praticamente independente da temperatura.
Passo 3
Processos em que não há necessidade de romper ou formar ligações fortes—isto é, sem barreira de potencial—tendem a ter
. São eles principalmente fenômenos físicos de transporte e de redistribuição de energia, como:
Difusão molecular em fluidos ou gases (transporte controlado por colisão).
Transferência de energia entre graus de liberdade (colisões que trocam energia vibracional, rotacional ou translacional).
Passo 4
Há também reações químicas “barrierless”, onde a aproximação atrai as moléculas de modo tão exergônico que não se forma pico de energia de ativação. Exemplos típicos:
Recombinação radicalar (R
R
R–R), pois dois radicais se unem sem passar por estado de transição com barreira pronunciada.
Associação de íons e moléculas neutras em fase gasosa (ion–molécula), quando a atração coulômbica domina e não há barreira.
Resposta
Processos físico-químicos controlados por difusão e colisões sem quebra de ligações (difusão molecular e transferência de energia por colisão) e reações químicas barrierless, como recombinação de radicais e associações íon–molécula, apresentam energias de ativação muito baixas ou nulas.