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7.7: Energia de Ativação
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Activation Energy
 
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7.7: Activation Energy

7.7: Energia de Ativação

Activation energy is the minimum amount of energy necessary for a chemical reaction to move forward. The higher the activation energy, the slower the rate of the reaction. However, adding heat to the reaction will increase the rate, since it causes molecules to move faster and increase the likelihood that molecules will collide. The collision and breaking of bonds represents the uphill phase of a reaction and generates the transition state. The transition state is an unstable high-energy state of the reactants. The formation of new chemical bonds and end products, and the release of free energy is the the downhill phase of the reaction. Catalysts increase the rate of a reaction by lowering the activation energy. For example, in biology, enzymes that metabolize sugar and fats increase the rate at which their breakdown happens and at the same time, prevent the overproduction of free energy that would otherwise denature proteins in the cell.

Catalysts

A catalyst is a substance that increases the rate of a reaction by lowering the activation energy, and in the process, regenerates itself. A catalyst provides an alternative pathway or mechanism for the reaction to take place and it accelerates both the forward and reverse reactions. In biology, enzymes are examples of catalysts because they lower the activation energy required for reactions in cellular metabolism.

For example, humans metabolize sugar and fat for energy. Enzymes are vital to humans for breaking down these molecules, because if thermal energy alone were to be used, the free energy released in the form of heat would cause proteins in the cell to denature. Furthermore, thermal energy would non-specifically catalyze all reactions. However, enzymes only bind to specific chemical reactants, called substrates, and lower their activation energy to catalyze selective cellular reactions.

Energia de ativação é a quantidade mínima de energia necessária para uma reação química avançar. Quanto maior a energia de ativação, mais lenta a velocidade da reação. No entanto, adicionar calor à reação aumentará a valocidade, uma vez que faz com que as moléculas se movam mais rapidamente e aumenta a probabilidade de as moléculas colidirem. A colisão e quebra de ligações representa a fase ascendente de uma reação e gera o estado de transição. O estado de transição é um estado instável de alta energia dos reagentes. A formação de novas ligações químicas e produtos finais, e a libertação de energia livre é a fase descendente da reação. Catalisadores aumentam a velocidade da reação reduzindo a energia de ativação. Por exemplo, na biologia, enzimas que metabolizam açúcar e gorduras aumentam a velocidade a que a sua decomposição acontece e, ao mesmo tempo, impedem a superprodução de energia livre que de outra forma desnaturaria proteínas na célula.

Catalisadores

Um catalisador é uma substância que aumenta a velocidade da reação ao diminuir a energia de ativação, e no processo, regenera-se. Um catalisador fornece uma via ou mecanismo alternativo para que a reação ocorra e acelera as reações para frente e para trás. Na biologia, enzimas são exemplos de catalisadores porque diminuem a energia de ativação necessária para reações no metabolismo celular.

Por exemplo, os humanos metabolizam açúcar e gordura para energia. Enzimas são vitais para os seres humanos para quebrarem essas moléculas, porque se a energia térmica fosse usada por si só, a energia livre libertada na forma de calor faria com que as proteínas da célula desnaturassem. Além disso, a energia térmica catalisaria todas as reações de forma não específica. No entanto, as enzimas só se ligam a reagentes químicos específicos, chamados substratos, e diminuem a sua energia de ativação para catalisar reações celulares seletivas.


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