Reatividade

Velocidade de Reação


Corresponde ao número de choques eficazes que se sucedem por segundo em cada decímetro cúbico.


* Fatores que influenciam na velocidade:

- Fator de probabilidade: É o número que indica a probabilidade dessas partículas colidirem eficazmente (na orientação certa).
Alterando esse fator então se altera a velocidade. Para alterá-lo tem que alterar a probabilidade de ocorrer colisão na orientação correta e gerando a quantidade de energia necessária.

- Fator de energia: É o mais importante, pois é o mais facilmente manipulável e influencia na energia cinética das partículas.

- Frequência de choques: É dado pela concentração da mistura, pressão, tamanho do compartimento, tamanho das partículas que influência também na velocidade que elas se deslocam.


Então para aumentar a velocidade pode-se aumentar a temperatura ou a concentração dos reagentes.
 Também podem ser necessários processos para diminuir a velocidade da reação.

Dependendo da reatividade dos compostos a velocidade pode variar mesmo que as condições sejam as mesmas.


* O principal jeito de determinar se certo composto é reativo ou rápido de reagir com outro é pela energia de ativação.

Cl* + H-CH3  -> Cl-H + CH3*  Eact = 17 kJ

Br* + H-CH3 -> Br-H + CH3* Eact = 75 kJ


O Iodo é chamado de varredor de radicais.

CH3* + I2 -> CH3I + I*

Ele reage com o metileno, o CH3*, caso  esse radical seja criado de outra forma e não por ele mesmo rompendo a ligação H-CH3.
Caso tenha sido criado por exemplo pelo aquecimento do tetrametilchumbo.


Na reação de halogenação, o passo determinante da diferença de reatividade é o segundo.
Onde ocorre o arranque do hidrogênio do metano pelo halogênio.

CH4 + X* -> HX + CH3*

Nesse segundo passo, diferente dos outros dois do mecanismo de halogenação, há uma grande variação da entalpia entre os halogênios.

Como para o cloro a energia de ativação, do arranque do hidrogênio, é mais baixa do que a do bromo, a probabilidade de ocorrer um choque eficaz que gere essa quantidade de energia para produzir essa reação é maior para o cloro.


Se para o bromo a energia de ativação é 75 e libera 67 kJ, quer dizer que ele tem que alcançar o ápice de energia, os 75 kJ para ocorrer a reação e formar seu estado de transição.
Então quando se transforma no produto libera 67 kJ dessa energia, fica com 8kJ a mais que seus reagentes.

Sendo assim um choque que atinja essa quantidade de energia ocorre um eficaz a cada 15 milhões, a 275 graus Célsius.
Já o cloro nessas mesmas condições ocorre 1 eficaz a cada 40 choques.


Então pelo bromo demorar para reagir com o metano, seus radicais se acumulam por mais tempo, aumentando a probabilidade de se desativarem.
Sendo assim as cadeias geradas pelos radicais do bromo são bem mais curta comparadas as do cloro, sendo cerca de 100 ciclos.

Porém em condições de temperatura elevada a reação com o bromo pode ser tão rápida quanto a do cloro, até mesmo porque o bromo precisa de menos energia para se dissociar do que o cloro.


Energia de Ativação


Para o H-CH3 dissociar ele usa 435 kJ/mol, somente 4 kJ a mais do que o HCl libera quando a ligação se forma, que é 431 kJ/mol.

Então supõe-se que só seria necessário mais 4 kJ do meio para essa reação acontecer, porém não é isso que se observa.
Para o CH4 colidir com o Cl* e gerar reação, ele necessita de mais 17 kJ/mol.
Porque por mais que libere 431 kJ nem toda essa energia pode ser captada pela própria molécula para causar o rompimento de H-CH3 (se fosse só necessitaria de mais 4 kJ).

Por isso para reações endotérmicas, a energia de ativação é sempre maior ou igual a entalpia.
A energia de ativação nesse caso do cloro é 17 kJ e a entalpia é 4 kJ.

Seria igual uma da outra somente se toda energia liberada na formação do produto pudesse ser usada na cisão, o que não ocorre na prática.


Em radicais quando se juntam, não precisam de energia de ativação para reagirem.
Sendo a energia de ativação = ao deltaH.
O que também ocorre na dissociação de uma molécula em radicais.