Sem utilizar contas ou cálculos, explique físico-quimicamente porque o aumento da temperatura eleva a velocidade de reações químicas.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede que a gente explique, sem ficar fazendo conta ou cálculo, por que quando a temperatura sobe a velocidade das reações químicas também sobe. Isso tá dentro de Cinética Química, mais precisamente da Teoria das Colisões e da Distribuição de Maxwell–Boltzmann. Pra resolver, a gente vai precisar entender:
- O que é temperatura na visão molecular (energia cinética média).
- O que é energia de ativação (
) e como as moléculas precisam dela pra reagir. - Como a distribuição de energias muda quando a temperatura aumenta.
- Por que isso resulta em mais colisões efetivas por segundo.
Passo 2
Primeiro, temperatura é, na prática, uma medida da energia cinética média das moléculas. Na Física Estatística a gente diz que
onde
Passo 3
Na Teoria das Colisões, duas coisas importam para uma reação acontecer:
• As moléculas colidirem.
• Na colisão, terem energia igual ou maior que a energia de ativação , que é tipo um “portão” energético que elas precisam ultrapassar para reagir.
Se , elas até batem, mas depois “se separam” sem reagir.
• As moléculas colidirem.
• Na colisão, terem energia igual ou maior que a energia de ativação
Se
Passo 4
Agora entra a Distribuição de Maxwell–Boltzmann. Essa distribuição mostra quantas moléculas têm cada valor de energia cinética. Em forma de gráfico, quanto maior a temperatura, mais larga e mais “esticada pra direita” fica a curva. Isso significa duas coisas juntas:
- A frequência de colisões aumenta, porque as partículas estão mais rápidas.
- A fração de moléculas com
cresce muito, já que a curva se desloca para a direita.
Então, na prática, ao subir, a probabilidade de colisões efetivas (com energia suficiente) aumenta, acelerando a reação.
Resposta
O aumento da temperatura faz com que as moléculas tenham mais energia cinética média (movam-se mais rápido) e, pela distribuição de Maxwell–Boltzmann, eleva muito a fração de partículas com energia igual ou acima da energia de ativação
. Assim, há muito mais colisões efetivas por segundo, o que eleva a velocidade da reação química.