13.2. A Equação de Arrhenius

Como observado no Tópico anterior, foi o cientista sueco Svante Arrhenius (1859-1927) quem propôs que o aumento da velocidade das reações químicas, a partir do aumento da temperatura da reação, pode usualmente ser expresso por uma equação. A equação de Arrhenius é a seguinte:

(13.1)

Os termos c, Q, R e T da equação de Arrhenius (13.1) são, respectivamente, a constante (ou coeficiente) pré-exponencial, que é independente da temperatura, a energia de ativação (expressa em unidades de energia por mol), a constante dos gases (), e a temperatura absoluta (expressa em ). Esta dependência entre a velocidade das reações e a temperatura segue a equação (13.1) pelo menos em faixas não muito grandes ( 100 K). Assim, a equação de Arrhenius é comumente usada para a análise de dados cinéticos experimentais de reações e transformações químicas ou físico-químicas.
Um processo de qualquer natureza pode ser analisado cineticamente, medindo-se a velocidade segundo a qual ocorre. O logaritmo decimal da velocidade pode ser estudado em um gráfico, em função do inverso da temperatura absoluta em que o fenômeno ocorreu. Se esta variação experimental for linear, o gráfico resultante se assemelha ao apresentado na Figura 13.b e a equação da reta será:

(13.2)

Mudando-se as variáveis, a equação (13.2) assume a forma da equação de uma reta:

(13.3)

A energia de ativação Q pode ser calculada a partir dos dados da Figura 13.b, considerando-se que a declividade da reta é

(13.4)

A constante pré-exponencial c pode ser determinada extrapolando-se a reta da Figura 13.b até a intersecção com o eixo das ordenadas. Os valores de Q e da constante c, determinados experimentalmente, são úteis quando combinados com outros tipos de observações, na identificação dos processos controladores da velocidade da reação. Como diferentes processos podem possuir a mesma energia de ativação Q, é necessário que outras técnicas experimentais sejam empregadas para que se estabeleça a distinção entre eles.

Figura 13.b – O chamado Gráfico de tipo Arrhenius para obtenção da energia de ativação e da constante c.