Explique os seguintes fatos experimentais:
Limalha de ferro dissolve-se mais rapidamente em ácido clorídrico se a mistura for submetida à agitação.
Limalha de ferro dissolve-se mais rapidamente em ácido clorídrico se a mistura for submetida à agitação.
Passo 1
O enunciado nos diz que limalha de ferro (sólido) reage com ácido clorídrico (solução) e que a velocidade de dissolução aumenta se agitarmos a mistura. O conteúdo aqui é cinética química de reações heterogêneas, em que fatores como área de contato, transporte de massa e remoção de produtos (no caso, gás) controlam a velocidade global.
Passo 2
Vamos escrever a reação principal em bloco para clarear o que acontece:
Passo 3
Como o ferro está em forma de limalha, a reação ocorre na interface sólido–líquido. Em reações desse tipo, a taxa pode ficar limitada não pelo choque direto das moléculas no sítio ativo, mas pelo transporte de íons ou moléculas pelo filme difusivo que se forma junto à superfície do sólido.
Passo 4
Em repouso, forma-se uma camada limite (filme difusivo) mais espessa de solução “cansada” (com menor concentração de HCl e possivelmente contendo íons F
⁺). Isso diminui o fluxo de reagente fresco até o ferro e retarda a reação. Agitar a mistura ocasiona convecção, afina essa camada e renova constantemente o ácido junto à superfície, aumentando a concentração de
ali perto.
Passo 5
Além disso, à medida que
gasoso se forma, bolhas aderem à limalha, cobrindo parte da área reativa. A agitação arranca essas bolhas, restabelecendo a área efetiva de contato entre ferro e ácido e permitindo que a reação prossiga sem “bloqueios” gasosos.
Resposta
A agitação acelera a dissolução porque (1) reduz a espessura da camada difusiva, melhorando o transporte de
até a superfície e (2) remove as bolhas de
que grudam na limalha, mantendo maior área de contato entre o ferro e o ácido.