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 E_a na lei de Arrhenius. Para resolver, vamos lembrar o significado de E_a 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
k = A \exp\bigl(-E_a/(RT)\bigr),
onde E_a é a altura da barreira energética que as moléculas devem superar. Se E_a\approx0, então
\exp(-E_a/(RT))\approx1 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 E_a\approx0. São eles principalmente fenômenos físicos de transporte e de redistribuição de energia, como:
\bullet Difusão molecular em fluidos ou gases (transporte controlado por colisão).
\bullet 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:
\bullet Recombinação radicalar (R \bullet+ R \bullet\to R–R), pois dois radicais se unem sem passar por estado de transição com barreira pronunciada.
\bullet 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.

Exercícios de Livros Relacionados