Definição da Equação de Arrhenius

Candela Rocío Barbisan | Junho 2022
Engenharia Química

Esta equação é uma modificação da equação de Van't Hoff e é baseada em dados empíricos, ou seja, experiências realizadas e estudadas para encontrar a correlação que melhor se ajusta. Seus expressão se resume a:

Onde, k é a constante cinética da reação, A é o fator de frequência (uma constante envolvendo a frequência de colisões), Ea é a Energia de ativação (J/mol) necessária para realizar a reação, ou seja, a energia mínima necessária para existem colisões efetivas entre as moléculas, R (J/K.mol) é a constante universal do gás e T é a real a temperatura de reação.

Deve-se notar que o valor de k, único para uma dada temperatura, pode ser obtido a partir da Lei do velocidade de reação mais longe:

sendo v o Rapidez de reação, para uma reação do tipo: A + B → C. Onde n e m são as ordens de reação em relação a A e B.

Experimentalmente, observa-se que a velocidade de um reação química aumenta com o aumento da temperatura. Enquanto isso, a constante da taxa de reação aumentará com o aumento da temperatura e a diminuição da energia de ativação. No entanto, notamos que a dependência entre a constante de velocidade da reação e a temperatura é exponencial, no entanto, muitas vezes veremos a equação modificada para sua forma logarítmica, então linearizado:

Este modelo permite encontrar uma regressão linear onde o eixo das ordenadas é representado por ln (k) enquanto na abcissa (1/T), tendo ln (A) como ordenada à origem e ln (A) como inclinação -Orelha.

Aplicabilidade

O primeiro e mais comum uso é a determinação da constante de velocidade da reação química e, A partir deste valor, também é possível (pela Lei de Velocidade) determinar a velocidade de reação. Enquanto isso, a Equação de Arrhenius também é útil para conhecer a Energia de Ativação e observar a dependência entre ambos os valores.

Por exemplo, se os valores das constantes da taxa de reação foram determinados para diferentes temperaturas, a partir da inclinação da curva ln (k) vs. (1/T) é possível obter o valor da energia de ativação da reação.

*Ilustração do trabalho"Pesquisar Aplicado ao Processamento Mineral e Hidrometalurgia", publicado em 2015, pela UAdeC

Aqui você pode ver a linearização levantada acima.

O valor da Energia de Ativação nos dá uma ideia de como a velocidade responde em relação às mudanças de temperatura, ou seja, um A alta energia de ativação corresponde a uma taxa de reação muito sensível à temperatura (com uma inclinação acentuada), Considerando que, uma pequena energia de ativação corresponde a uma taxa de reação que é relativamente insensível a variações na temperatura.

Por outro lado, se a energia de ativação e o valor da constante de velocidade de reação em um dado temperatura, o modelo permite prever a taxa de reação em outra dada temperatura, pois para duas condições diferente você tem:

Em outras áreas, como engenharia de materiais e alimentos, esta Equação foi desenvolvida e implementada em modelos que permitem prever propriedades e comportamentos a partir de mudanças nas temperaturas de reação.

Da mesma forma, esta Equação é utilizada no campo da eletrônica para o estudo de baterias de hidreto metálico e sua vida útil. Além disso, esta Equação foi desenvolvida para obter coeficientes difusivos, taxas de fluência e outras modelagens térmicas.

Limitações

A limitação mais difundida desta equação é a sua aplicabilidade apenas em soluções aquosas. Embora tenha sido modificado para ser aplicado em sólidos, a princípio foi proposto para soluções cujo solvente é a água.

Da mesma forma, deve-se notar que é um modelo empírico e não exato, baseado em múltiplas experiências e resultados estatísticos.