Dependência da Temperatura em Relação à Velocidade de Reação

Taxas de reação química são sensíveis às mudanças de temperatura. Uma subida de temperatura de 10 graus celsius acelera a taxa de reação de 3 a 4 vezes, mas isso porque, a lei da taxa de reação define a relação entre uma concentração de reagente e a taxa de reação. Uma vez que a concentração é independente de temperatura apenas a taxa constante permanece para influenciar a taxa de reação em função da temperatura.

Assim, em 1889, o químico sueco Svante Arrhenius concluiu que uma reação dependente da taxa de temperatura está englobada na taxa constante. A taxa constante descreve a relação entre a temperatura e parâmetros cinéticos relativos à colisão, orientação, e energia de ativação de moléculas reagentes através da equação de Arrhenius. A é uma constante chamada o Fator de Arrhenius ou fator de frequência, e é um fator exponencial integrador de ativação da energia medida em joules-por-mol, o gás constante, e a temperatura em kelvin.

Os parâmetros de dependência da temperatura podem ser explicados com o modelo de colisão, que afirma que reagindo as moléculas devem colidir com energia suficiente e na orientação correta para iniciar uma reação química. O fator frequência constitui dois componentes-a frequência de colisão e o fator de orientação. A frequência de colisão é o número de colisões moleculares por unidade de tempo, enquanto que o fator de orientação descreve a probabilidade de colisões com uma orientação favorável.

Ainda assim, apenas uma pequena fração de colisões conduzem a uma reação. Isto porque as moléculas reagentes têm de superar uma barreira de energia, chamada energia de ativação, para transformar em produtos. Apenas as moléculas que colidem com energia cinética suficiente terão a suficiente energia potencial para dobrar, esticar, ou quebrar ligações, para se transformar num intermediário de alta energia chamado o estado de transição, ou o complexo ativado.

A curta duração e instável do complexo ativado perde energia para formar produtos estáveis, cuja energia total é inferior à dos reagentes. O fator exponencial na equação de Arrhenius representa a fração de colisões bem-sucedidas resultantes em produtos. Há um aumento nas influências da temperatura tanto com o fator de frequência e como como o fator exponencial.

Em altas temperaturas, as moléculas avançam mais depressa, com mais força, e com maior energia térmica, levando a colisões mais favoráveis. Assim, um aumento da temperatura resulta numa maior frequência e fatores exponenciais levando ao aumento da taxa constante, consequentemente traduzido numa taxa de reação acelerada.