Teoria das colisões de Arrhenius

Modelo que explica o aumento da velocidade das reações com o

aumento da temperatura, considerando que as moléculas, para

reagirem, têm que colidir umas com as outras.

Contudo, nem todas as colisões resultam na formação de

produtos; só uma pequena parte delas vai resultar na ocorrência

de reação, dependendo de dois factores:

1. Fator de orientação

2. Energia cinética

Para que uma reação aconteça, é necessário que as moléculas

dos reagentes colidam com a orientação correta.

Colisão eficazColisão eficaz

Fator de orientação

Colisão Eficaz

Colisão Ineficaz

Teoria das colisões de Arrhenius Teoria das colisões de Arrhenius

Quando o ocorrer um choque bem orientado e com energia suficiente para romper as ligações antigas, novas ligações se formam.

Teoria das colisões de Arrhenius Energia de ativação

Energia de ativaEnergia de ativaçção:ão:

Tal como uma bola não consegue alcanTal como uma bola não consegue alcanççar o topo de uma ar o topo de uma colina se não rolar com energia suficiente atcolina se não rolar com energia suficiente atéé àà colina, uma colina, uma reareaçção não ocorre se as molão não ocorre se as molééculas não possuculas não possuíírem energia rem energia suficiente para ultrapassar a barreira de energia de ativasuficiente para ultrapassar a barreira de energia de ativaçção.ão.

Energia de ativaEnergia de ativaçção:ão: segundo a teoria das segundo a teoria das colisões postulacolisões postula--se que, para que possam reagir, as se que, para que possam reagir, as molmolééculas que colidem têm de possuir uma energiaculas que colidem têm de possuir uma energia

Energia de ativação

cincinéética total maior ou tica total maior ou igual do que a igual do que a energia de energia de ativaativaççãoão ((EEaa). ). ÉÉ a energia a energia necessnecessáária para que se ria para que se inicie uma dada reainicie uma dada reaçção.ão.

Energia de ativação

Complexo ativado: é a espécie formada transitoriamente pelas moléculas de reagentes, como resultado da colisão, antes da formação dos produto.

Complexo ativado

A+ B → C + D

Reação exotérmica Reação endotérmica

Complexo activado

Complexo activado

A fração de moléculas, f, com energia igual ou superior Ea é:

Fração de moléculas com Ea

RTE a

ef −=

RTEa

ef −=

Equação de ArrheniusA maior parte dos dados da velocidade das reações obedece à seguinte relação

K – constante de velocidadeA – fator de frequência (medida da probabilidade de uma colisão eficaz)Ea – energia de ativação (kJ/ mol)R – constante dos gases ideais T – temperatura absoluta

Quanto menor Ea e maior T , maior k.

RTEa

Aek−

=

Rearranjando a Equação de Arrhenius, obtém-se:

Determinação da energia de ativação

Para duas temperaturas, a relaPara duas temperaturas, a relaçção entre as constantes de velocidade ão entre as constantes de velocidade éé::

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=−

12

a21 T

1T1

REklnkln

( )J/K.mol 8,314 R

kJ/mol E

ln1ln

a

/

=

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=⇔= − A

TREkAek aRTEa

Catálise é uma reação na qual toma parte um catalisador.

Catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação, permanecendo inalterado qualitativa e quantitativamente no final da reação. A ação do catalisador é abaixar a energia de

ativação, possibilitando um novo caminho para a reação. O abaixamento da energia de ativação é que determina o aumento

da velocidade da reação.

Catálise homogênea - Catalisador e reagentes constituem uma sófase.

Catálise heterogênea - Catalisador e reagentes constituem duas ou mais fases (sistema polifásico ou mistura heterogênea).

Catálise e Catalisador Catálise

Um catalisador aumenta a velocidade de uma reacção por diminuir a sua

energia de activação.

uncatalyzed catalyzed

k = A . exp( -Ea/RT )

Velocidadereacção catalisada > Velocidadereacção não catalisada

Ea k

Catálise

Velocidadereação catalisada > Velocidadereação não catalisada

Catálise heterogênea: o catalisador encontra-se numa fase diferente dos reagentes e produtos

•A síntese de Haber do amoníaco

•A síntese do ácido nítrico

•Conversores catalíticos

Catálise homogênea: o catalisador encontra-se na mesma fase dos reagentes e produtos

•Catálise ácida

•Catálise básica

Existem dois tipos de catalisadores: Homogêneos e heterogêneos.Existem dois tipos de catalisadores: Homogêneos e heterogêneos.

Catálise

Catálise Heterogênea -Processo Haber (produz NH3)

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)Fe/Al2O3/K2O

catalisador

A síntese de Haber do amoníaco

4NH3 (g) + 5O2 (g) 4NO (g) + 6H2O (g)Catalisador de platina-ródio

2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

2NO2 (g) + H2O (l) HNO2 (aq) + HNO3 (aq)

Pt-Rh catalysts usedin Ostwald process

Processo de Ostwald -Produção de HNO3

Conversores Catalíticos

CO + Hidrocarbonetos que não sofreram combustão + O2 CO2 + H2OConversorcatalítico

2NO + 2NO2 2N2 + 3O2Conversorcatalítico

Compressor de ar: fonte de ar secundário

Recolha de gases de escape

Tubo de escape

Conversores Catalíticos

Extremidade do tubo de escape

As As enzimas são catalisadores biolenzimas são catalisadores biolóógicos.gicos.As As enzimas enzimas atuam apenas sobre atuam apenas sobre molmolééculas especificasculas especificas, chamadas , chamadas substratos substratos (ou seja, reagentes), deixando inalterado o resto do (ou seja, reagentes), deixando inalterado o resto do sistema.sistema.

Uma Uma enzima enzima éé tipicamente uma protetipicamente uma proteíína na de dimensões elevadas de dimensões elevadas que contque contéém um ou mais centros ativosm um ou mais centros ativos. . ÉÉ nesses centros que nesses centros que ocorrem as interaocorrem as interaçções com as molões com as molééculas de substrato. Estes culas de substrato. Estes centros ativos têm estruturas compatcentros ativos têm estruturas compatííveis apenas com certas veis apenas com certas molmolééculas com uma relaculas com uma relaçção topolão topolóógica semelhante gica semelhante àà que existe que existe entre uma chave e a respectiva fechadura.entre uma chave e a respectiva fechadura.

E + S ESE + S ES

ES P + EES P + E

CATCATÁÁLISE ENZIMLISE ENZIMÁÁTICATICA

k

CATÁLISE ENZIMÁTICAEFEITO DE UM CATALISADOR ENZIMEFEITO DE UM CATALISADOR ENZIMÁÁTICO TICO

NUMA REACNUMA REACÇÇÃO QUÃO QUÍÍMICAMICA

Reação não catalisadaReação catalisada por uma

enzima

A reação catalisada ocorre num mecanismo em duas etapas. A segunda etapa (ES → E + P) é a etapa que controla a velocidade da reação.