Teoria da colisão

RKA4G Para pensar sobre a teoria da colisão, vamos dar uma olhadinha nesta reação que nós temos aqui. Nós temos um átomo "A" reagindo com uma molécula diatômica BC e, assim, a gente vai formar uma molécula diatômica AB e a gente também vai formar C. De acordo com a Teoria da Colisão, as moléculas devem colidir para reagir. Então, neste exemplo, o átomo A tem que colidir ou reagir com essa minha molécula BC para que, então, a gente forme os nossos produtos, ou seja, para que a nossa reação ocorra. Para que essa colisão seja efetiva, ela tem que ter uma orientação correta. Por exemplo, vamos dizer que a gente tem uma reação. Vamos dizer que a gente tem, aqui, o nosso átomo A. Eu estou desenhando o meu átomo A. E eu tenho a minha molécula BC. Então aqui, eu tenho B que está ligado com C. Então, a minha molécula BC. E vamos dizer que BC se aproxima de A nessa direção. Eles estão se aproximando nessa direção e, como nós estamos formando uma ligação entre A e B, essa é a maneira correta como essa colisão está acontecendo, porque a gente vai formar uma ligação entre A e B. Se a minha molécula BC se aproxima na minha direção oposta... Então, vamos desenhar aqui. Eu tenho meu átomo A e, aqui, eu tenho CB, porque ele está na direção oposta. Se essa molécula se aproxima na direção oposta, a gente não vai formar essa ligação entre A e B. Mas essa não é a orientação para que essa reação ocorra. Então, vamos marcar um "x" em vermelho, porque essa não é a orientação que a gente quer. Por último, as colisões devem ter energia suficiente. Se a colisão não tiver energia suficiente, as moléculas vão ricochetear uma na outra. E se tem energia suficiente, as moléculas, colidindo, vão vibrar suficientemente forte para quebrar as ligações. Vamos escrever isso. Aqui eu tenho o meu átomo A. Vou fazer o meu átomo A. E tenho a minha molécula BC. Eu tenho a minha molécula BC. Aqui, a gente está começando com uma certa energia. Estes são os reagentes. Vou marcar que esses são nossos reagentes. Vamos dizer que a nossa energia é de 20 quilojoules por mol. Então, quando o átomo e a molécula colidem, eles precisam de uma energia suficiente para quebrar essa ligação. Nós podemos encontrar energia nesse nosso diagrama e precisamos chegar até este ponto aqui em cima, que é mais ou menos a casa dos 60 quilojoules por mol. Então, isso aqui (vou marcar nessa cor diferente) é o quanto de energia nós precisamos para que a nossa reação ocorra. Nós chamamos isso de energia de ativação. Então, vou marcar aqui, energia de ativação. Ativação. Que também pode ser chamado de "EA". Então, energia de ativação ou EA. A energia de ativação é importante, porque é a mínima quantidade de energia requerida para iniciar a reação . Então, para que essa reação ocorra, a gente precisa chegar a 60 quilojoules por mol. Se nós fizermos essa continha, 60 menos 20, a gente vai ter uma energia de ativação de 40 quilojoules por mol. Vou colocar aqui que a energia de ativação que eu preciso é 40 quilojoules por mol. 40 quilojoules por mol. A energia da colisão deve ser maior ou igual à energia de ativação. E aqui no alto, nos meus 60 quilojoules, nós teremos uma transição estrutural. Bom, vamos desenhar essa possível transição. Então, aqui eu tenho o átomo A. Então, vou fazer o meu átomo A. E eu tenho essa ligação que está se formando com B e, aqui, eu tenho C. Perceba que eu desenhei um pontilhado. Isso porque a gente está formando uma ligação entre A e B e está quebrando essa ligação entre B e C. Nós chamamos isso de transição estrutural ou estado de transição. Vou escrever isso aqui. Eu tenho meu estado estado de transição. Meu estado de transição. Você também pode encontrar pelo termo "complexo ativado". Então, a gente pode chamar de estado de transição ou complexo ativado. Ou de complexo ativado. Agora, vamos pensar em uma analogia. Vamos dizer que nós temos uma colina e que eu tenha uma bola. Vou desenhar um morrinho, uma colina e, aqui embaixo, eu tenho uma bola. É preciso energia para empurrar essa bola até aqui no topo, certo? Vamos dizer que nós temos energia suficiente para trazer a bola até aqui. Neste caso, não há energia suficiente para que a bola role até o outro lado. Então, a minha bola vai voltar ao meu ponto inicial. Essa é uma maneira de pensar, por exemplo: se você tem pouca energia, as moléculas ficam quicando uma na outra. Mas agora, vamos pensar se a gente tem energia suficiente. Então, vou desenhar de novo a minha colina e a gente tem, aqui, a bola. Vamos dizer que a gente tem energia suficiente para trazer a bola até aqui em cima. A bola, agora, pode rolar para baixo e vai chegar, por exemplo, até o final da colina. Bom, essa é uma maneira de pensar na formação dos produtos. Para o nosso exemplo, os produtos seriam a molécula diatômica de A e B que a gente tem aqui em cima e isso também representa energia dos nossos produtos. Vamos encontrar isso no nosso diagrama. Então, aqui, eu tenho os meus produtos. Vou escrever que eu tenho os meus produtos. Aqui, eu vou ter a minha molécula diatômica A e B e eu vou ter C aqui do lado. Mais C, aqui do lado. Qual é a nossa energia? Bom, se a gente fizer um tracejado aqui... Vamos dizer que isso é 10 quilojoules por mol. Então, a gente tem 10 quilojoules por mol. Para encontrar essa diferença de energia, ou seja, para encontrar o nosso ΔE, seria igual à energia dos nossos produtos menos a energia dos reagentes. Então, se a gente fizer essa diferença aqui, isso vai ser o meu ΔE, a minha diferença de energia. Então, se eu fizer ΔE, ele vai ser igual à energia dos meus produtos menos a energia dos meus reagentes. Então, se eu fizer aqui do lado, se eu substituir os valores, eu tenho a energia dos produtos, que é 10, menos a energia dos reagentes, que é 20. Eu tenho que o meu ΔE, neste caso, vai ser igual a -10 quilojoules por mol. No nosso diagrama, nós conseguimos ver essa mudança de energia. Então, eu estou fazendo que meu ΔE vai ser igual a -10 quilojoules por mol. Então, essa é uma reação exotérmica. Lembre-se: se você gasta energia para quebrar as ligações, a energia é emitida quando as ligações se formam. Para essa reação aqui, nós estamos emitindo calor. Esse diagrama de energia representa uma reação exotérmica. Agora, vamos pensar em outra reação. Nós começamos com energia dos reagentes com 20 quilojoules. Então, vou marcar que estes são os reagentes, a energia dos meus reagentes. E nós sabemos que para chegar a este ponto, no nosso complexo ativado, a gente tem 80 quilojoules por mol. Essa diferença de 20 a 80 vai ser a energia de ativação, que, no caso, vai ser de 60 quilojoules por mol. Nós chegamos no nosso estado de transição ou no complexo ativado e isso, aqui embaixo, representa os nossos produtos. Então, aqui representa os nossos produtos. Nessa reação, a energia dos nossos produtos é de 40 quilojoules por mol. Então, se eu pegar uma corzinha diferente, vou fazer que a energia dos meus produtos é de 40 quilojoules por mol. Qual é a mudança na energia aqui? Qual é o nosso ΔE? Então, vamos fazer. Eu tenho que o meu ΔE vai ser igual à energia dos produtos menos a energia dos reagentes. Então, menos a energia dos meus reagentes. Eu tenho que ΔE vai ser igual a 40, que a energia dos meus produtos menos a energia dos meus reagentes, que é 20. Então, 40 menos 20. Eu tenho que o meu ΔE vai ser igual a 20 quilojoules por mol. Vou fazer aqui, em roxo. Perceba que essa vai ser a nossa diferença de energia, vai ser o nosso ΔE. O nosso ΔE a gente calculou que é de 20 quilojoules por mol. Isso representa uma reação endotérmica. No exemplo anterior, a gente tinha uma reação exotérmica, onde a gente estava emitindo calor. E nesse caso, nós temos uma reação endotérmica. Ou seja, aqui o nosso calor é absorvido.