Enquanto algumas reações químicas começam assim que os reagentes entram em contato, para muitos outros, o produtos químicos não reagem até que sejam fornecidos com uma fonte de energia externa que pode fornecer a ativação energia. Existem várias razões pelas quais os reagentes próximos podem não se envolver imediatamente em uma reação química, mas é importante saber quais tipos de reações requerem uma energia de ativação, quanta energia é necessária e quais reações ocorrem imediatamente. Só então as reações químicas podem ser iniciadas e controladas de maneira segura.
TL; DR (muito longo; Não li)
A energia de ativação é a energia necessária para iniciar uma reação química. Algumas reações ocorrem imediatamente quando os reagentes são reunidos, mas para muitos outros, colocar os reagentes em estreita proximidade não é suficiente. Uma fonte de energia externa para fornecer a energia de ativação é necessária para que a reação prossiga.
Uma definição de energia de ativação
Para definir a energia de ativação, o início das reações químicas deve ser analisado. Essas reações ocorrem quando as moléculas trocam elétrons ou quando íons com cargas opostas são reunidos. Para que as moléculas troquem elétrons, as ligações que mantêm os elétrons ligados a uma molécula precisam ser quebradas. Para íons, os íons carregados positivamente perderam um elétron. Em ambos os casos, é necessária energia para quebrar as ligações iniciais.
Uma fonte de energia externa pode fornecer a energia necessária para desalojar os elétrons em questão e permitir que a reação química prossiga. As unidades de energia de ativação são unidades como quilojoules, quilocalorias ou quilowatt-hora. Uma vez iniciada a reação, ela libera energia e é autossustentável. A energia de ativação é necessária apenas no início, para permitir o início da reação química.
Com base nessa análise, a energia de ativação é definida como a energia mínima necessária para iniciar uma reação química. Quando a energia é fornecida aos reagentes de uma fonte externa, as moléculas se aceleram e colidem com mais violência. As colisões violentas liberam os elétrons e os átomos ou íons resultantes reagem entre si para liberar energia e manter a reação em andamento.
Exemplos de reações químicas que requerem energia de ativação
O tipo mais comum de reação que requer energia de ativação envolve muitos tipos de fogo ou combustão. Essas reações combinam oxigênio com um material que contém carbono. O carbono tem ligações moleculares existentes com outros elementos no combustível, enquanto o gás oxigênio existe como dois átomos de oxigênio ligados entre si. O carbono e o oxigênio normalmente não reagem um com o outro porque as ligações moleculares existentes são muito fortes para serem quebradas por colisões moleculares comuns. Quando a energia externa, como a chama de um fósforo ou uma faísca, quebra algumas das ligações, os átomos de oxigênio e carbono resultantes reagem para liberar energia e manter o fogo aceso até que o combustível acabe.
Outro exemplo é o hidrogênio e o oxigênio formando uma mistura explosiva. Se o hidrogênio e o oxigênio forem misturados à temperatura ambiente, nada acontecerá. Tanto o gás hidrogênio quanto o oxigênio são compostos de moléculas com dois átomos ligados entre si. Assim que algumas dessas ligações são rompidas, por exemplo, por uma faísca, ocorre uma explosão. A faísca fornece energia extra a algumas moléculas, de modo que elas se movem mais rapidamente e colidem, quebrando suas ligações. Alguns átomos de oxigênio e hidrogênio se combinam para formar moléculas de água, liberando uma grande quantidade de energia. Essa energia acelera mais moléculas, quebrando mais ligações e permitindo que mais átomos reajam, resultando na explosão.
A energia de ativação é um conceito útil quando se trata de iniciar e controlar reações químicas. Se uma reação requer energia de ativação, os reagentes podem ser armazenados juntos com segurança, e o a reação correspondente não ocorrerá até que a energia de ativação seja fornecida de um externo fonte. Para reações químicas que não precisam de energia de ativação, como sódio metálico e água, por exemplo, o reagentes devem ser armazenados com cuidado para que não entrem em contato acidentalmente e causem um descontrole reação.