Um antiácido comercial em pastilhas possui, em sua composição, entre outras substâncias, bicarbonato de sódio, carbonato de sódio e ácido cítrico. Ao ser colocada em água, a pastilha dissolve-se completamente e libera gás carbônico, o que causa a efervescência. Para entender a influência de alguns fatores sobre a velocidade de dissolução da pastilha, adicionou-se uma pastilha a cada um dos quatro recipientes descritos na tabela, medindo-se o tempo até a sua dissolução completa.
Solução Tempo medido até a <br> completa dissolução da <br> pastilha (em segundos)
1. Água mineral sem gás à <br> temperatura ambiente (25^circ C) 36
2. Água mineral com gás à <br> temperatura ambiente (25^circ C) 35
3. Água mineral sem gás deixada <br> em geladeira (4^circ C) 53
4. Água mineral com gás deixada <br> em geladeira (4^circ C) 55
Para todos os experimentos, foi usada água mineral da mesma marca. Considere a água com gás como tendo gás carbônico dissolvido.
Com base nessas informações, é correto afirmar que
(a) o uso da água com gás, ao invés da sem gás, diminuiu a velocidade de dissolução da pastilha em cerca de 50 %, uma vez que, como já possui gás carbônico, há o deslocamento do equilíbrio para a formação dos reagentes.
(b) o uso da água com gás, ao invés da sem gás, aumentou a velocidade de dissolução da pastilha em cerca de 33%, uma vez que o gás carbônico acidifica a água, aumentando a velocidade de consumo do carbonato de sódio.
© nem a mudança de temperatura nem a adição de gás carbônico na solução afetaram a velocidade da reação, uma vez que o sistema não se encontra em equilíbrio.
(d) o aumento da temperatura da água, de 4^circ C para 25^circ C, levou a um aumento na velocidade da reação, uma vez que aumentou a
frequência e a energia de colisão entre as moléculas envolvidas na reação.
(e) o aumento da temperatura da água, de 4^circ C para 25^circ C, levou a um aumento na velocidade da reação, uma vez que facilita a liberação de gás carbônico da solução, deslocando o equilíbrio para a formação dos reagentes.

Passo 1

Beleza, o enunciado tá falando de cinética química: a gente tem uma pastilha antiácida que dissolve em água liberando CO₂ e, em quatro situações (com gás ou sem gás, a 25 °C ou a 4 °C), mediram o tempo de dissolução. Nosso objetivo é ver qual das afirmativas (a) a (e) está certa, usando conceitos de cinética (influência de temperatura e de reagentes no sistema). Para resolver a gente vai comparar os tempos e aplicar teoria de colisões e Arrhenius.

Passo 2

Primeiro, compara água sem gás e com gás a 25 °C:
  • Sem gás: 36 s
  • Com gás: 35 s
Isso é praticamente o mesmo valor (diferença de só 1 s, cerca de 3% de variação), então não faz sentido falar em aumento de velocidade de 33% (opção b) nem em diminuição de 50% (opção a). Ou seja, quase não houve efeito do CO₂ já dissolvido sobre a velocidade.

Passo 3

Agora compara a temperatura:
  • Água a 4 °C sem gás: 53 s
  • Água a 25 °C sem gás: 36 s
Subiu a temperatura e o tempo caiu de 53 s para 36 s, ou seja, a reação ficou mais rápida. Pela teoria de colisões: quando T aumenta, a energia cinética média das moléculas sobe, a frequência e a energia das colisões aumentam, e a constante de velocidade k = A e^-EaRT cresce segundo a equação de Arrhenius
Isso explica direitinho porque a dissolução é mais rápida a 25 °C.

Resposta

(d) o aumento da temperatura da água, de 4 °C para 25 °C, levou a um aumento na velocidade da reação, uma vez que aumentou a frequência e a energia de colisão entre as moléculas envolvidas na reação.

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