Perfis de energia de reação com várias etapas

RKA8JV - Alô alô, moçada! Tudo bem com vocês? Considere a seguinte reação com várias etapas. Na etapa 1, "A" reage com "BC" para formar "AC + B". E, na etapa 2, "AC" reage com "D" para formar "A + CD". Se somarmos as duas etapas juntas à nossa reação, podemos encontrar a equação balanceada para esta reação hipotética. Então, vamos colocar todos os nossos reagentes no lado esquerdo aqui e vamos ser todos os nossos produtos no lado direito. Podemos ver que o "AC" está à esquerda e está no lado direito, então, podemos cancelar isso. "A" também está no lado esquerdo e direito, então, também podemos cancelar. Portanto, a equação geral seria "BC + D" e "B + CD". Acabamos de ver que "BC" e "D" são nossos reagentes e "B" e "CD" são os produtos para esta reação hipotética. Se olharmos para a reação, "A" está lá no início e "A" também está no final. Mas "A" não é nem reagente nem produto, portanto, "A" deve ser um catalisador da reação. Outra coisa que não é nem um reagente nem um produto é "AC". Você percebe como "AC" foi gerado na primeira etapa, e então "AC" foi usado segunda etapa? Portanto, "AC" deve ser o intermediário para esta reação. A seguir, vamos olhar a energia nesta reação de várias etapas. Perfis de energia geralmente têm a energia potencial no eixo "y" e o progresso da reação no eixo "x". À medida que nos movemos para a direita no eixo "x", a reação está ocorrendo. Esta primeira linha em nosso perfil de energia representa o nível de energia de nossos reagentes, que são "BC" e "D". Então, vamos mostrar a ligação entre "B" e "C" e também temos o "D". Nosso catalisador também está presente no início de nossas reações. Então, eu vou desenhar um "A" acima de nosso dois reagentes. Podemos ver, em nosso perfil de energia, que temos duas curvas. A primeira curva corresponde à primeira etapa, a segunda corresponde à segunda etapa da reação, portanto, o pico da primeira curva é o estado de transição para a primeira etapa da reação química. Podemos ver na primeira etapa que o catalisador "A" está colidindo com "BC", ou reagindo com "BC" para formar nosso "AC" intermediário. Portanto, "A" deve colidir com "BC", e no estado de transição, a ligação entre "B" e "C" está se quebrando, e ao mesmo tempo a ligação entre "AC" está se formando. Ainda temos o nosso reagente "D" no topo desta curva. Quando uma colisão acontece com "B" e "C", a energia cinética aqui deve ser suficiente para superar a energia de ativação necessária para que essa reação aconteça. Em um gráfico de energia, a energia de ativação é a diferença de energia entre os reagentes e o estado de transição, portanto, o próprio pico da curva. Então, essa diferença de energia corresponde à energia de ativação para a primeira etapa do mecanismo, que chamaremos de Ea₁. Se assumirmos que a colisão tem energia cinética suficiente para superar a energia de ativação, formaremos nosso intermediário "AC" e também formaremos "B". Então, vamos mostrar as ligações entre "A" e "C" que foram formadas. Esta curva descendente aqui entre essas duas curvas ascendentes representa o nível de energia do intermediário. Falta escrever o "B" aqui. E ainda temos o reagente "D", que ainda não reagiu. Desenhamos ele aqui também. Em seguida, estamos prontos para a segunda curva ou segunda etapa da nossa reação. Na segunda etapa, o "AC" intermediário reage com o "D" para formar ''A" e "CD". Portanto, o topo desta segunda curva seria o estado de transição para essa segunda etapa. Assim, podemos mostrar a ligação entre "A" e "C" se rompendo, e, ao mesmo tempo, a ligação entre "C" e "D" se formando. A diferença de energia entre a energia do intermediário e a energia do estado de transição representa a energia de ativação para a segunda etapa da reação, e chamaremos de Ea₂. Então, "AC" e "D" devem colidir com a energia cinética suficiente para superar a energia de ativação para essa segunda etapa. Se "AC" e "D" colidirem com a energia cinética suficiente, nós produziríamos "A" e "CD". Portanto, esta linha no final aqui representa o nível de energia de nossos produtos. "CD" é um de nossos produtos, então, vamos escrever isso aqui. Não se esqueça do "B", que foi formado na primeira etapa, ele também é um produto. Vamos escrever então aqui "B + CD". E o nosso catalisador, o "A", estaria presente aqui também. A seguir, vamos comparar a primeira energia de ativação Ea₁, com a segunda, a Ea₂. Olhando para o perfil de energia, podemos ver que a Ea₁ tem uma energia de ativação muito maior do que a Ea₂, portanto, vamos prosseguir e escrever que Ea₁ é maior que é Ea₂. Quanto menor for a energia de ativação, mais rápida será a reação, e uma vez que há uma menor energia de ativação para a segunda etapa, a segunda etapa deve ser a mais rápida das duas. Uma vez, então, que a primeira etapa tem uma maior energia de ativação, essa primeira etapa deve ser lenta em comparação à segunda. Como a primeira etapa é lenta, a primeira etapa é que determina a velocidade total da reação. Finalmente, vamos encontrar a variação geral de energia em nossa reação química. Para isso, escrevemos aqui um ΔE, que significa a variação de energia, igual à variação final menos a inicial. Então, esta seria a energia dos produtos menos a energia dos reagentes. Vamos esticar esta linha aqui representando o ΔE aqui no gráfico para a variação de energia. Já que a energia dos produtos é maior do que a energia dos reagentes, estaríamos subtraindo um número menor de um número maior, e, portanto, o ΔE seria positivo para esta reação hipotética. E, uma vez que ΔE é positivo, sabemos que esta reação é uma reação endotérmica. Do contrário, se ΔE fosse negativo, essa seria uma reação exotérmica. Por hoje nós terminamos. Bons estudos, e até breve!