Reações Químicas e Temperatura
Quando você era criança, você já tentou pegar um lagarto? Foi difícil, não foi? Eles geralmente são pequenas criaturas rápidas. Se você apenas pegasse um copo de água fria e jogasse sobre eles, eles teriam congelado no lugar e você poderia pegá-los. Não se preocupe em machucá-los. Assim que eles aquecessem, eles ficariam bem. Isso porque os lagartos são ectotérmicos. As reações químicas de seus corpos dependem da temperatura do ambiente para funcionar bem e da taxa de reação para aumentar até onde eles possam se mover. Em baixas temperaturas, as reações não acontecem rápido o suficiente e o lagarto fica congelado no lugar. Esses lagartos são altamente dependentes da temperatura.
Você já aprendeu sobre a energia de ativação e viu o gráfico da energia de ativação. Você também foi apresentado à lei de taxas : Taxa = k [ A ] n .
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O k na equação é uma constante que depende da temperatura, ou seja, a constante muda dependendo da temperatura em que a reação está acontecendo. Em geral, à medida que a temperatura aumenta, k aumenta e a reação é mais rápida.
Filosofia da Religião: Fatos, História e Temas
Equação de Arrhenius
k pode ser calculado pela equação de Arrhenius : k = Ae ^ (- Ea / RT ).
R = constante de gás (8,314 J / mol k)
A = fator de frequência
Ea = energia de ativação
T = temperatura em Kelvin
e ^ (- Ea / RT ) = fator exponencial
Energia de ativação é a quantidade de energia que uma reação precisa para começar. Quanto maior a energia de ativação, mais lenta será a taxa de reação em uma determinada temperatura.
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O fator de frequência é o número de vezes que os reagentes se aproximam da energia de ativação por unidade de tempo – ou seja, quantas vezes os reagentes chegam perto de superar a elevação da energia de ativação a cada X quantidade de tempo?
Fator Exponencial
O fator exponencial é um número entre 0 e 1. Ele representa a fração de reagentes que se aproximaram do monte de energia de ativação e o superaram por número de tentativas. Pense nisso como um reagente tentando superar a colina de energia de ativação. Ele continua tentando e tentando. Ele tenta 10 vezes antes de finalmente conseguir terminar na décima tentativa. Então, o fator exponencial é 1/10.
O fator exponencial depende da temperatura e da energia de ativação da reação. Se houver uma energia de ativação baixa (uma colina baixa) e uma temperatura alta, o fator exponencial será próximo a 1. Se a energia de ativação for 0, o expoente será 0 e o fator exponencial será 1.
Se o oposto for verdadeiro – baixa temperatura e alta energia de ativação (alta colina) – então o expoente é muito grande e o fator exponencial é muito pequeno. Isso significa que muitas, muitas tentativas são necessárias para que um reagente ultrapasse a colina de energia de ativação.
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Resumo da lição
A maioria das taxas de reação depende da temperatura. Em geral, quanto mais alta a temperatura, mais rápida é a taxa de reação. A taxa de reação pode ser determinada pela equação de Arrhenius. Equação de Arrhenius : k = Ae ^ (- Ea / RT )
Podemos resumir o efeito da temperatura na taxa de reação observando como ela afeta o fator exponencial. O fator de frequência é o número de vezes que os reagentes tentam superar a colina de energia de ativação. O fator exponencial é a fração de tentativas bem-sucedidas de superar a colina por número total de tentativas. O fator exponencial aumenta quando a temperatura aumenta e diminui quando a energia de ativação aumenta.
Resultados de Aprendizagem
No final desta lição, você será capaz de:
- Explique como a temperatura afeta a taxa de reação
- Escreva a equação de Arrhenius
- Descreva a relação entre o fator exponencial e a temperatura
- Definir fator de frequência