A energia de ativação (EA) na catálise pode ser calculada usando alguns métodos diferentes, dependendo da informação que você possui. Aqui está um colapso:
1. Equação de Arrhenius: Este é o método mais comum e envolve o estudo das taxas de reação em diferentes temperaturas. A equação de Arrhenius é:
k =a * exp (-ea/rt) Onde:
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k é a taxa constante da reação
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a é o fator pré-exponencial (fator de frequência)
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ea é a energia de ativação
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r é a constante de gás ideal (8,314 j/mol · k)
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t é a temperatura absoluta em Kelvin
Para calcular a EA usando a equação de Arrhenius, você precisa: *
meça a taxa constante (k) em duas ou mais temperaturas diferentes. *
plot ln (k) versus 1/t. Isso lhe dará uma linha reta com uma inclinação de -ea/r.
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Calcule a inclinação da linha e multiplique -a por -r para obter ea. 2. Equação de Eyring (teoria do estado de transição): Este método é mais complexo, mas pode fornecer um valor mais preciso para a EA. Ele relaciona a taxa constante à energia livre de Gibbs de ativação (ΔG ‡):
k =(k_b * t/h) * exp (-Δg ‡/rt) Onde:
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k_b é a constante Boltzmann
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h é a constante de Planck
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ΔG ‡ A energia Gibbs é livre de ativação
calcular a EA usando a equação de eyring: *
Determine the Gibbs free energy of activation (ΔG‡) using experimental data. *
Use the equation ΔG‡ =ΔH‡ - TΔS‡ to calculate the enthalpy of activation (ΔH‡). *
Ea =ΔH‡ + RT. 3. Métodos computacionais: Os métodos de química computacional avançada podem ser usados para calcular a energia de ativação, especialmente para reações complexas. Esses métodos envolvem:
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cálculos mecânicos quânticos: These methods provide highly accurate values for Ea.
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simulações de dinâmica molecular: Esses métodos simulam o movimento de átomos e moléculas, permitindo que você obtenha informações sobre a via da reação e a energia de ativação.
Pontos -chave a serem lembrados: *
catalisadores reduzem a energia de ativação de uma reação, mas não mudam a constante de equilíbrio. Isso significa que eles aceleram a taxa de reação, mas não afetam as quantidades finais de reagentes e produtos em equilíbrio.
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Activation energy values are typically expressed in units of joules per mole (J/mol) or kilojoules per mole (kJ/mol). Choosing the Right Method: The choice of method depends on the available experimental data, the complexity of the reaction, and the desired level of accuracy. The Arrhenius equation is suitable for simple reactions with readily available rate constant data. A equação de eyring é mais precisa, mas requer informações adicionais sobre o estado de transição. Os métodos computacionais oferecem alta precisão, mas requerem software e experiência especializados.
