Assinalar verdadeiro (V) ou falso (F) nas assertivas abaixo. Caso a afirmativa seja falsa, modifique-a para que fique correta (indicar o texto correto na folha de respostas).
(a)
A ordem de uma reação em relação a um dado reagente corresponde ao número de moléculas deste reagente que se chocam durante a reação para formar os produtos.
(b)
Considerando uma reação de isomerização
, pode-se afirmar que a equação da taxa de reação dependerá somente da concentração da espécie A .
(c) A Cinética Química constitui um importante campo de estudos da Físico-Química e tem como objetivo fundamental o estabelecimento de relações estequiométricas para as reações químicas.
(d)
O potencial econômico de uma rota reacional está diretamente relacionado às taxas das reações envolvidas, e constitui um parâmetro cinético básico para estabelecer a viabilidade econômica do processo.
(e)
Na operação isotérmica de um reator batelada tem-se uma taxa de reação constante ao longo do tempo de processamento.
(a)
(b)
(c) A Cinética Química constitui um importante campo de estudos da Físico-Química e tem como objetivo fundamental o estabelecimento de relações estequiométricas para as reações químicas.
(d)
(e)
Passo 1
O enunciado pede que eu assinale Verdadeiro (V) ou Falso (F) para cinco assertivas (a)–(e). Se alguma assertiva for falsa, devo corrigi-la indicando o texto correto. Lista das afirmações a avaliar:
(a) A ordem de uma reação em relação a um dado reagente corresponde ao número de moléculas deste reagente que se chocam durante a reação para formar os produtos.
(b) Considerando uma reação de isomerização , pode-se afirmar que a equação da taxa de reação dependerá somente da concentração da espécie
.
(c) A Cinética Química constitui um importante campo de estudos da Físico-Química e tem como objetivo fundamental o estabelecimento de relações estequiométricas para as reações químicas.
(d) O potencial econômico de uma rota reacional está diretamente relacionado às taxas das reações envolvidas, e constitui um parâmetro cinético básico para estabelecer a viabilidade econômica do processo.
(e) Na operação isotérmica de um reator batelada tem-se uma taxa de reação constante ao longo do tempo de processamento.
(a) A ordem de uma reação em relação a um dado reagente corresponde ao número de moléculas deste reagente que se chocam durante a reação para formar os produtos.
(b) Considerando uma reação de isomerização
(c) A Cinética Química constitui um importante campo de estudos da Físico-Química e tem como objetivo fundamental o estabelecimento de relações estequiométricas para as reações químicas.
(d) O potencial econômico de uma rota reacional está diretamente relacionado às taxas das reações envolvidas, e constitui um parâmetro cinético básico para estabelecer a viabilidade econômica do processo.
(e) Na operação isotérmica de um reator batelada tem-se uma taxa de reação constante ao longo do tempo de processamento.
Passo 2
Antes de julgar cada item, vamos revisar os conceitos chave, explicando devagar e com exemplos simples — isso vai te ajudar na prova quando aparecerem perguntas parecidas.
O que é a lei da velocidade (lei de velocidade experimental)?
- A lei da velocidade é uma relação experimental que dá a velocidade da reação
em função das concentrações das espécies reagentes: em geral escreve-se
onde
é a constante de velocidade (depende só de temperatura e, às vezes, catalisador),
são concentrações e os expoentes
são determinados experimentalmente.
- A soma
é a ordem global da reação; o expoente é a ordem em relação ao reagente .
O que é molecularidade?
- Molecularidade é um conceito que se aplica apenas a etapas elementares: é o número de unidades (moléculas ou átomos) que se combinam simultaneamente na etapa elementar (unimolecular, bimolecular, termolecular). Não é uma medida que se aplica a um mecanismo global se a reação for complexa.
- Para uma etapa elementar simples, a ordem daquela etapa costuma coincidir com a molecularidade. Mas para a equação global (quando há múltiplas etapas) a ordem é empírica e pode não igualar a molecularidade de nenhuma etapa isolada.
Ordem versus molecularidade — exemplo concreto:
- Reação elementar unimolecular:
. Lei de velocidade: (ordem 1). Aqui ordem = molecularidade = 1. - Reação global real:
(rápida), (lenta). A lei global pode dar uma dependência complexa em (por ex. ordem 2 ou fracionária) que não corresponde simplesmente a “número de moléculas que colidem”.
Ordem zero, primeira ordem e suas implicações sobre a taxa no tempo:
- Se a reação é de ordem zero:
. A taxa é independente da concentração; em batelada isotérmica a concentração decresce linearmente:
- Se a reação é de primeira ordem:
. Em batelada isotérmica a concentração decresce exponencialmente:
e a taxa em
é
, ou seja, varia com o tempo.
- Conclusão prática: a taxa só é constante ao longo do tempo em batelada se a reação for de ordem zero; caso contrário a taxa muda porque
muda.
Passo 3
Enunciado (a): “A ordem de uma reação em relação a um dado reagente corresponde ao número de moléculas deste reagente que se chocam durante a reação para formar os produtos.”
Por que essa afirmação é problemática?
- Ela confunde dois conceitos: ordem da reação (quantidade empírica, expoente na lei de velocidade) e molecularidade (número de espécies que colidem numa etapa elementar).
- Em uma reação elementar simples, ordem = molecularidade. Mas para reações complexas (mecanismos com várias etapas), a ordem obtida experimentalmente pode ser diferente do número de moléculas envolvidas em qualquer colisão elementar. Além disso, a ordem pode ser fracionária ou negativa dependendo do mecanismo e das equilibria rápidas envolvidas — algo que não “faz sentido” se pensarmos apenas em “número de moléculas que se chocam”.
Correção da frase (texto correto):
- Uma versão correta e curta é: “A ordem de uma reação em relação a um reagente é o expoente da concentração desse reagente na lei de velocidade experimental; somente para uma etapa elementar simples essa ordem coincide com o número de moléculas que colidem (molecularidade).”
Passo 4
Enunciado (b): “Considerando uma reação de isomerização
, pode-se afirmar que a equação da taxa de reação dependerá somente da concentração da espécie
.”
Comentário e justificativa:
- Uma isomerização típica é um processo unimolecular elementar (uma molécula A se rearranja para B). Para um processo elementar unimolecular sem participação de outras espécies, a lei de velocidade é de primeira ordem em
:
- Portanto, na forma mais simples e usual essa afirmação é verdadeira. Mas é importante saber a ressalva: se houver catalisadores, equilibria prévias, inibição por outra espécie ou mecanismo complexo, a taxa pode depender também de outras concentrações. Na prova, quando o enunciado diz apenas "isomerização
" sem mencionar mais nada, a interpretação padrão é tratá‑la como unimolecular elementar, logo a taxa depende somente de .
Conclusão: considerar como V com observação mental de exceções práticas.
Passo 5
Enunciado (c): “A Cinética Química constitui um importante campo de estudos da Físico-Química e tem como objetivo fundamental o estabelecimento de relações estequiométricas para as reações químicas.”
Por que é falsa:
- Relações estequiométricas (quem vira o quê em que proporção) são objetivo da estequiometria e da Química Analítica/Termodinâmica. A Cinética Química investiga velocidades, mecanismos, dependência da taxa com concentração, temperatura e outros fatores, e não o balanço estequiométrico dos reagentes/produtos como objetivo principal.
Correção da frase (texto correto):
- Uma versão correta é: “A Cinética Química tem como objetivo fundamental o estudo das velocidades das reações e dos mecanismos que as governam, estabelecendo leis de velocidade (dependência da taxa com concentrações e temperatura) e não o estabelecimento das relações estequiométricas.”
Passo 6
Enunciado (d): “O potencial econômico de uma rota reacional está diretamente relacionado às taxas das reações envolvidas, e constitui um parâmetro cinético básico para estabelecer a viabilidade econômica do processo.”
Comentário e justificativa:
- Isto é verdadeiro em sentido prático e comum: taxas altas permitem reatores menores, menores tempos de residência e maior produtividade por volume de equipamento, tudo que impacta custos de capital e operacionais. Assim, a taxa (ou constante de velocidade e ordem que determinam a velocidade) é um parâmetro cinético básico ao avaliar viabilidade econômica.
- Observação: é um entre vários fatores (seletividade, rendimento, custos de matéria‑prima, separação), mas a afirmação fala que está “diretamente relacionado” e que “constitui um parâmetro cinético básico” — ambas são verdadeiras.
Conclusão: marcar V.
Passo 7
Enunciado (e): “Na operação isotérmica de um reator batelada tem-se uma taxa de reação constante ao longo do tempo de processamento.”
Por que é falsa na maioria dos casos:
- Em reator batelada isotérmico, a temperatura é mantida constante, mas as concentrações dos reagentes variam no tempo conforme a reação ocorre. A lei de velocidade normalmente depende das concentrações,
. Assim, salvo o caso particular de ordem zero (onde independe de concentrações), a taxa varia com o tempo porque as concentrações evoluem. - Exemplos rápidos:
- Primeira ordem:
. Então decai exponencialmente — não é constante. - Ordem zero:
. Aqui a taxa é , constante — exceção notável.
- Primeira ordem:
Correção da frase (texto correto):
- “Em um reator batelada isotérmico, a taxa de reação geralmente varia com o tempo porque as concentrações dos reagentes mudam; somente no caso de reação de ordem zero a taxa se mantém constante ao longo do tempo.”
Resposta
(a) F — Correção: “A ordem de uma reação em relação a um reagente é o expoente da concentração desse reagente na lei de velocidade experimental; somente para uma etapa elementar simples essa ordem coincide com o número de moléculas que colidem (molecularidade).”
(b) V — Em uma isomerização unimolecular simples a equação da taxa usualmente é
, portanto depende somente de
(salvo presença de catalisadores ou mecanismos mais complexos).
(c) F — Correção: “A Cinética Química tem como objetivo fundamental o estudo das velocidades das reações e dos mecanismos que as governam, estabelecendo leis de velocidade e dependência com temperatura, e não o estabelecimento de relações estequiométricas.”
(d) V — A taxa (ou constantes/ordens que a determinam) é um parâmetro cinético básico que influencia diretamente o potencial econômico de uma rota reacional (produtividade, tamanho de reator, custos).
(e) F — Correção: “Em um reator batelada isotérmico, a taxa de reação geralmente varia ao longo do tempo porque as concentrações dos reagentes mudam; somente no caso de reação de ordem zero a taxa permanece constante.”
(b) V — Em uma isomerização unimolecular simples
(c) F — Correção: “A Cinética Química tem como objetivo fundamental o estudo das velocidades das reações e dos mecanismos que as governam, estabelecendo leis de velocidade e dependência com temperatura, e não o estabelecimento de relações estequiométricas.”
(d) V — A taxa (ou constantes/ordens que a determinam) é um parâmetro cinético básico que influencia diretamente o potencial econômico de uma rota reacional (produtividade, tamanho de reator, custos).
(e) F — Correção: “Em um reator batelada isotérmico, a taxa de reação geralmente varia ao longo do tempo porque as concentrações dos reagentes mudam; somente no caso de reação de ordem zero a taxa permanece constante.”