Simulador de velocidade de reação e teoria das colisões
Equações desta simulação
| [A], [B] | Moléculas de A | mais moléculas na mesma caixa significa mais colisões por segundo, então a velocidade sobe com cada concentração | |
|---|---|---|---|
| velocidade | reações por segundo | contadas na caixa, em média nos últimos segundos | |
| k | constante de velocidade | tudo sobre uma única colisão: com que frequência as moléculas se encontram e quantas colisões têm energia suficiente |
Com os valores atuais:
| Ea | Energia de ativação Ea (kJ/mol) | a menor energia que uma colisão precisa, ao longo da linha entre os dois centros, para quebrar as ligações antigas; reações reais têm de 40 a 200 kJ/mol, aqui menos para você poder ver acontecer | |
|---|---|---|---|
| R | constante dos gases | 8.314 J/(mol·K) | |
| T | Temperatura T (K) | ||
| fração | fração das colisões com energia suficiente | a teoria, contra a fração medida na caixa |
Com os valores atuais:
| A | fator de frequência | com que frequência as moléculas colidem na orientação certa; muda pouco com a temperatura | |
|---|---|---|---|
| k ÷ k(300 K) | aceleração em relação à temperatura ambiente | com Ea = 50 kJ/mol, aquecer 10 °C quase dobra a velocidade |
Com os valores atuais:
| f(E) | distribuição de energias de Maxwell-Boltzmann | o gráfico: a área à direita da linha vermelha é a fração de moléculas com mais que Ea; ela cresce rápido conforme a curva se achata em T maior |
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Como usar o simulador de velocidade de reação
- A caixa tem moléculas vermelhas de A e azuis de B voando e quicando umas nas outras. Quando uma A bate numa B com força suficiente, com mais energia ao longo da linha entre os centros do que a energia de ativação, elas reagem: um clarão, e uma molécula verde de C toma o lugar delas.
- Aumente a temperatura: as moléculas ficam mais rápidas, e a fração das colisões com energia suficiente sobe muito mais rápido que o número de colisões. Adicione mais A ou B e há mais colisões por segundo. Marque Adicionar um catalisador para baixar a barreira e veja a velocidade saltar na mesma temperatura.
- Compare a fração das colisões A–B que reagiram, contada na caixa, com o e^(−Ea/RT) que a teoria prevê. O gráfico mostra a distribuição de energias de Maxwell-Boltzmann, com a energia de ativação como linha vermelha: a cauda sombreada além dela é o que reage.
Perguntas frequentes
O que é a teoria das colisões?
As moléculas só reagem quando colidem, com energia suficiente e na orientação certa. A velocidade é o número de colisões por segundo vezes a fração que dá certo. Mais moléculas no mesmo espaço significam mais colisões; uma temperatura maior significa mais colisões e, o mais importante, uma fração maior com energia suficiente.
Por que um pequeno aumento de temperatura acelera tanto uma reação?
Porque a fração das colisões com mais energia que a de ativação é e^(−Ea/RT), que cresce depressa com T. Para uma Ea típica de 50 kJ/mol, ir de 25 °C a 35 °C aumenta essa fração em cerca de 90%: a regra prática de que 10 °C dobram uma velocidade. A energia média das moléculas sobe só 3%.
Como funciona um catalisador?
Ele dá à reação outro caminho com energia de ativação menor, por exemplo segurando as moléculas numa superfície na posição certa. Assim, muito mais colisões passam pela barreira na mesma temperatura. O catalisador não é consumido e acelera igualmente a reação direta e a inversa, então não muda onde fica um equilíbrio.
Por que as energias de ativação aqui são tão pequenas?
Para você poder ver as reações acontecerem. Com uma energia de ativação real de 50 a 100 kJ/mol à temperatura ambiente, só uma colisão em 10⁹ a 10¹⁸ dá certo, e numa caixa com 160 moléculas nenhuma reagiria por muito mais tempo do que você esperaria. A simulação usa de 2 a 25 kJ/mol; as equações são as mesmas, e a razão de Arrhenius mostra o que uma Ea maior faria.
Diz que o WebGL está desativado.
A visualização 3D precisa de WebGL, que todo navegador atual tem. Ele pode ser desativado pela aceleração de hardware desligada nas configurações do navegador, ou por um driver gráfico muito antigo. Ligue a aceleração de hardware ou tente outro navegador.
Alguma coisa é enviada?
Não. A simulação é desenhada pelo seu próprio navegador com WebGL; nada é enviado a lugar nenhum, e ela continua funcionando offline depois que a página carrega.