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ENERGIA DE ATIVAO E A VARIAO COM A TEMPERATURA

Na maioria dos casos a velocidade observada de uma reao qumica aumenta com o

aumento da temperatura, embora a extenso deste aumento varie muito de reao

para reao.

Conforme uma regra antiga, a velocidade de uma reao aproximadamente.

Em termos de equao de velocidade, a causa da variao da velocidade da reao

com a temperatura reside no fato de a constante de velocidade k variar com atemperatura.

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A relao entre ambas foi descoberta em 1887 porvan't Hoffe, independentemente,em 1889, porArrhenius. Arrhenius realizou um estudo extensivo de sua aplicaopara muitas reaes.

equao de Arrhenius

fator de freqncia

freqncia de colisesfator estricoou

fator de probabilidadeDas equaes de Maxwell-Boltzmann, possvel mostrar

que, para um grande conjunto de molculas reagentes, afrao de molculas que possuem energia pelo menos

igual energia de ativao molarEa seguem este padro.

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De acordo com a equao de Arrhenius, o valor da constante de velocidade k

aumenta com a temperatura.

A equao de Arrhenius til porque expressa a relao quantitativa entre atemperatura, a energia de ativao e a constante de velocidade. Uma de suas

principais aplicaes a determinao da energia de ativao de uma reao,

partindo-se de dados cinticos experimentais a diferentes temperaturas.

Mtodo grfico:

y = mx + b

y

mx

b

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Exemplo

A velocidade de decomposio do N2O5 foi estudada em uma srie de temperaturas

diferentes. Os seguintes valores de constante de velocidade foram encontrados:

Calcule o valor da energia de

ativao para esta reao.

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Soluo

Curva de Arrhenius

nc na o a re a: - , x

Ento,

Ea = - R (inclinao)

= - (8,315 J K-l mol-1) (-1,24 x 104 K)

= 1,03 x 105 J mol-1, ou 103 kJ mol-l

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Exerccio

A velocidade de decomposio do dixido de nitrognio, NO2, foi medida a vrias

temperaturas, e os valores obtidos so os seguintes:

Calcule o valor da energia de ativao da reao.

Resposta: 1,14 x 102 kJ mol-1

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Mtodo analtico

Suponhamos o conhecimento de dois valores de constantes de velocidade k1 e k2, em

duas temperaturas T1 e T2, respectivamente. Ento:

Subtraindo a segunda equao da primeira,

obtemos:

Ou:

Esta equao permite o

clculo de qualquer uma

das cinco variveis k1, k2,T1, T2e Ea

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Exemplo

A constante de velocidade da combinaro de H2 com I2 para formar HI 0,0234 mol-1 L s-1

a 400 C e 0,750 mol-1 L s-1 a 500 C. Calcule a energia de ativao da reao.

Soluo:

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Exerccio

O valor da constante de velocidade para a decomposio do oznio, O3, em oxignio,

O2, 1,9 x 10-9 s-1 a 0 C e 5,0 x 10-3 s-1 a 100 C. Calcule a energia de ativao da

reao.

Resposta: 1,3 x 102 kJ mol-1.

Qual mtodo voc julgaria o melhor para o calculo da Ea, o mtodo grfico ou o

analtico? Justifique sua resposta.