6.20 Desenhe um diagrama de energia para uma reação de uma etapa com
. Identifique os componentes do diagrama correspondente aos reagentes, produtos, estado de transição,
e
. O valor de
é positivo ou negativo?
Passo 1
O enunciado pede um diagrama de energia livre para uma reação elementar (uma única etapa) em que a constante de equilíbrio satisfaz
. Precisamos:
- Desenhar qualitativamente o gráfico de
versus coordenada de reação. - Identificar reagentes (
), estado de transição ( ), produtos ( ), e . - Determinar se
é positivo ou negativo, sabendo que .
Passo 2
Como
, temos
e portanto
Isto significa que, em energia livre, os produtos ficam num nível mais alto que os reagentes (reação endergônica).
Passo 3
O diagrama qualitativo de energia livre
versus coordenada de reação é:
\begin{array}{c}
\text{\texttt{G}} \\
\text{\texttt{|}} \\
\text{\texttt{|}} \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\text{TS} \\
\text{\texttt{|}} \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad/\\ \\
\text{\texttt{|}} \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad/ \\ \\
\text{\texttt{|}} \quad\text{R}------/ \text{------P} \\
\text{\texttt{|}} \\
\text{\texttt{\hline}}\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\to \text{coordenada de reação}
\end{array}
Aqui:
- O ponto “R” à esquerda é o nível energético dos reagentes.
- O pico “TS” no meio é o estado de transição.
- O ponto “P” à direita é o nível energético dos produtos, mais alto que “R” porque
.
Passo 4
No mesmo diagrama, indicamos:
seta vertical do nível de
até o topo
.
seta vertical do nível de
até o nível de
.