(1,0) 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 \mathrm{A} \rightarrow \mathrm{B}, 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.

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 \mathrm{A}\rightarrow\mathrm{B}, pode-se afirmar que a equação da taxa de reação dependerá somente da concentração da espécie \mathrm{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.

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 r em função das concentrações das espécies reagentes: em geral escreve-se
r = k \prod_i [X_i]^{\alpha_i},
onde k é a constante de velocidade (depende só de temperatura e, às vezes, catalisador), [X_i] são concentrações e os expoentes \alpha_i são determinados experimentalmente.
  • A soma \sum_i \alpha_i é a ordem global da reação; o expoente \alpha_j é a ordem em relação ao reagente X_j.
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: \mathrm{A}\xrightarrow{k}\mathrm{B}. Lei de velocidade: r = k[\mathrm{A}] (ordem 1). Aqui ordem = molecularidade = 1.
  • Reação global real: \mathrm{A} \rightleftharpoons \mathrm{A}^* (rápida), \mathrm{A}^* + \mathrm{A} \to \mathrm{P} (lenta). A lei global pode dar uma dependência complexa em [\mathrm{A}] (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: \;r = k. A taxa é independente da concentração; em batelada isotérmica a concentração decresce linearmente:
[\mathrm{A}](t) = [\mathrm{A}]_0 - k t.
  • Se a reação é de primeira ordem: \;r = k[\mathrm{A}]. Em batelada isotérmica a concentração decresce exponencialmente:
[\mathrm{A}](t) = [\mathrm{A}]_0 e^{-k t},
e a taxa em t é r(t)=k[\mathrm{A}](t)=k [\mathrm{A}]_0 e^{-k t}, 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 [\mathrm{A}] 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 \mathrm{A}\rightarrow\mathrm{B}, pode-se afirmar que a equação da taxa de reação dependerá somente da concentração da espécie \mathrm{A}.”
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 [\mathrm{A}]:
r = k[\mathrm{A}].
  • 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 \mathrm{A}\rightarrow\mathrm{B}" sem mencionar mais nada, a interpretação padrão é tratá‑la como unimolecular elementar, logo a taxa depende somente de [\mathrm{A}].
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, r = k \prod [X_i]^{\alpha_i}. Assim, salvo o caso particular de ordem zero (onde r = k independe de concentrações), a taxa varia com o tempo porque as concentrações evoluem.
  • Exemplos rápidos:
    • Primeira ordem: [A](t) = [A]_0 e^{-k t}. Então r(t)=k[A](t)=k[A]_0 e^{-k t} decai exponencialmente — não é constante.
    • Ordem zero: [A](t) = [A]_0 - k t. Aqui a taxa é r = k, constante — exceção notável.
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 \mathrm{A}\rightarrow\mathrm{B} a equação da taxa usualmente é r=k[\mathrm{A}], portanto depende somente de [\mathrm{A}] (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.”

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