Justifique as seguintes afirmações: (
) reações com uma superfície de energia potencial atratora ocorrem mais eficientemente se a energia está no movimento translacional relativo; (ii) reações com uma superfície de energia repulsora ocorrem mais eficientemente se o excesso de energia está presente com vibrações.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para justificar duas afirmações sobre como as reações químicas são mais eficientes dependendo de como a energia está distribuída. A matéria envolve conceitos de superfícies de energia potencial e como a energia é distribuída entre movimentos translacionais e vibracionais. Para resolver, vamos precisar entender o que são superfícies de energia potencial atratora e repulsora, além de como a energia nos movimentos translacional e vibracional influencia nas reações.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é uma superfície de energia potencial. Imagine que a reação química acontece em um “paisagem energética”, onde diferentes configurações moleculares têm diferentes energias. Uma superfície de energia potencial atratora significa que, conforme as moléculas se aproximam, elas “sugam” umas às outras devido à atração, facilitando a reação. Já uma superfície repulsora implica que, conforme as moléculas se aproximam, há uma força de repulsão que pode barrar a reação.
Passo 3
Agora, sobre energia em movimento translacional relativo. Isso é basicamente a energia que as moléculas têm ao se moverem uma em relação à outra. Quando a energia está nesse tipo de movimento, nas superfícies atrativas, as moléculas podem se aproximar mais facilmente, superando a barreira de energia necessária para reagir. É como empurrar duas bolas de pólly em direção uma à outra; se você as empurra com mais força (mais energia translacional), é mais fácil que elas colidam e interajam.
Passo 4
Por outro lado, em superfícies de energia repulsora, onde as moléculas tendem a se afastar, ter excesso de energia nas vibrações é vantajoso. As vibrações são os movimentos internos das moléculas, como se elas estivessem “balançando”. Quando há mais energia vibracional, as moléculas podem ter energia suficiente para superar a repulsão e formar a ligação química necessária para a reação. É como ter mais “flexibilidade” para lidar com os empurrões que tentam separá-las.
Passo 5
Então, resumindo:
- Em superfícies atradoras, a energia no movimento translacional ajuda as moléculas a se aproximarem e reagirem mais facilmente.
- Em superfícies repulsoras, ter energia extra nas vibrações permite que as moléculas superem a repulsão e reajam de forma mais eficiente.
Resposta
Assim, as afirmações estão justificadas porque:
(i) Em superfícies de energia potencial atratora, a energia no movimento translacional relativo facilita o encontro e a reação das moléculas;
(ii) Em superfícies de energia repulsora, o excesso de energia nas vibrações permite que as moléculas superem a repulsão e reagem de maneira mais eficiente.
(i) Em superfícies de energia potencial atratora, a energia no movimento translacional relativo facilita o encontro e a reação das moléculas;
(ii) Em superfícies de energia repulsora, o excesso de energia nas vibrações permite que as moléculas superem a repulsão e reagem de maneira mais eficiente.
Exercícios relacionados
Descreva os aspectos essenciais do mecanismo do arpão.
A reação de associação entre o
e o
, em fase gasosa, é de primeira ordem em cada reagente. A energia de ativação da reação é
. A
, a constante de velocidade é
. Calcule a entropia de ativação
a
.
A teoria da colisão envolve o conhecimento da fração de colisão moleculares que ocorrem com a energia cinética no mínimo igual a
ao longo da reta de colisão. Qual é esta fração quando (a)
e (b)
a (i) 300 K e a (ii) 1000 K?
Estime a constante de velocidade de reação controlada por difusão a 298 K, para um reagente (a) na água e (b) no pentano.