Energia de Ativação

Para que ocorra uma reação entre duas substâncias ou agentes é preciso que uma quantidade mínima de energia seja fornecida e, consequentemente, sejam formados novos produtos.

Em um contexto mais científico, algumas colisões podem provocar rupturas de ligações químicas, com reestruturação de átomos e formação de novas moléculas. Já em outras, essas moléculas apenas se chocam umas contra as outras, sem que nada ocorra.

Diante desse fenômeno, é visível que um valor mínimo de energia deve ser empregado para que as reações provoquem a formação de novas substâncias. A energia mínima fornecida para os agentes ou partículas para a ocorrência dessa reação é chamada de “energia de ativação”. Seu valor pode variar em cada tipo de fenômeno.

Ocorrência de uma reação química

Para que uma reação química ocorra, é necessário que algumas condições sejam satisfeitas. Para isso, os agentes devem seguir uma ordem de fatores, ou um passo a passo conhecido como modelo de colisão.

O primeiro fator desse modelo de colisão é que as moléculas devem colidir para só então reagirem. Mesmo assim, somente este fenômeno não é o suficiente para a ocorrência da reação. Para que duas moléculas reajam ainda é preciso que elas colidam com uma orientação correta, de modo a promover uma interação perfeita entre as moléculas. Além dos choques, é preciso que seja fornecida também uma quantidade mínima de energia, que seja capaz de iniciar a reação, ou seja, a energia de ativação.

Quanto maior ela for, mais difícil será para que a reação química ocorra. Ou seja, ela acontecerá de forma mais lenta e vice-versa. Esse tipo de energia funciona como uma barreira a ser ultrapassada para que ocorra uma reação química.

Alguns exemplos de como funciona esse tipo de fenômeno são observados em temperaturas distintas. O calor é um bom tipo de reagente. Em baixas temperaturas, dificilmente as moléculas terão energia suficiente para reagir. Já nos casos de altas temperaturas, a proporção de moléculas com mais energia do que a de ativação cresce e o mesma ocorre com a velocidade da reação.

Por exemplo, quando o sódio entra em contato com um pouco de água, a reação ocorre instantaneamente. Ou seja, havia muita energia nesses agentes para que reagissem um com o outro. No entanto, se ligarmos a boca de um fogão, nada acontece até que seja fornecido o fogo. Nesse caso, foi preciso dar energia ao sistema para que ele atingisse a energia de ativação e para que, finalmente, a reação química ocorresse.

• Catalisadores

Algumas substâncias são capazes de criar caminhos alternativos usando uma barreira de ativação menor e, como consequência, permitir, e até mesmo acelerar, a ocorrência de uma reação. Essas substâncias são chamadas de catalisadores.

Dentre os exemplos mais conhecidos e utilizados estão as enzimas, que agem nas reações metabólicas dos organismos vivos, diminuindo a barreira da energia de ativação e acelerando reações que demorariam muito tempo para acontecer. Geralmente, com o uso de catalisadores, agentes podem reagir em poucos segundos.

Complexo ativado

Além de ser um obstáculo para a ocorrência de uma reação, a energia de ativação é necessária para romper as ligações dos reagentes para que novos produtos sejam formados. O complexo ativado é um estado intermediário que acontece antes da formação de novos produtos, durante uma reação.

• Fórmula matemática

A energia de ativação (Eat) é representada por uma fórmula matemática, em que seu valor é a diferença entre a energia necessária para que a reação tenha início (E) e a energia própria contida nos reagentes (Epr), em resumo: Eat = E – Epr.

Sob essa fórmula, quando a colisão entre moléculas com orientação favorável ocorre com a energia igual ou superior à energia de ativação, antes da formação de qualquer produto, é formado um estado instável com o nome de complexo ativado. Um estado intermediário entre reagentes e seus produtos. Nele, as ligações dos reagentes estão enfraquecidas e as ligações dos produtos estão sendo formadas.

Em resumo, a energia de ativação é a energia necessária para formar o complexo ativado. Se a energia fornecida aos reagentes for menor que a de ativação, o complexo ativado não será formado, e, portanto, a reação química não acontecerá.

• Os Tipos de reação (reação endotérmica e reação exotérmica)

Se a diferença entre a energia de reação e a própria energia contida nos reagentes (E – Epr) for maior que a energia de ativação, a reação será exotérmica, ou seja, os reagentes liberarão calor. Esse processo pode ser facilmente representado pela fórmula:

Eat < E – Epr = reação exotérmica No entanto, se a diferença entre a energia de reação e a própria energia contida nos reagentes (E – Epr) for menor que a energia de ativação, a reação será endotérmica, ou seja, os reagentes absorverão o calor, e então será necessário fornecer energia para o início da reação. O processo pode ser representado pela fórmula: Eat > E – Epr = reação endotérmica