(Mackenzie-SP) Quando se observa que a velocidade de reação é maior em um comprimido efervescente usado no combate à azia?
a) Quando colocado inteiro, em água que está à temperatura de 6^{\circ} \mathrm{C}.
b) Quando pulverizado, em água que está à temperatura de 45^{\circ} \mathrm{C}.
c) Quando colocado inteiro, em água que está à temperatura de 45^{\circ} \mathrm{C}.
d) Quando pulverizado, em água que está à temperatura de 6^{\circ} \mathrm{C}.
e) Quando colocado inteiro, em água que está à temperatura de 25^{\circ} \mathrm{C}.

Passo 1

O enunciado pergunta qual situação leva à maior velocidade de reação de um comprimido efervescente usado contra azia. As informações dadas (cada uma é uma alternativa) são:
a) comprimido inteiro em água a 6^\circ\mathrm{C}.
b) comprimido pulverizado em água a 45^\circ\mathrm{C}.
c) comprimido inteiro em água a 45^\circ\mathrm{C}.
d) comprimido pulverizado em água a 6^\circ\mathrm{C}.
e) comprimido inteiro em água a 25^\circ\mathrm{C}.
A tarefa: escolher em qual dessas cinco situações a velocidade de reação é maior.

Passo 2

Primeiro vamos entender, de forma simples, o que faz uma reação acontecer mais rápido. A ideia central é a teoria das colisões: reações químicas ocorrem quando as partículas reagentes colidem de forma eficaz. Três fatores importantes que aumentam a velocidade são: (1) mais colisões por unidade de tempo, (2) colisões com energia suficiente para superar a barreira de ativação, e (3) maior área de contato entre reagentes quando há superfícies envolvidas. Vou explicar cada um com calma.
Sobre temperatura: quando a temperatura aumenta, as partículas movem-se mais rápido e, portanto, há duas consequências boas para a velocidade de reação: (i) aumentam as colisões por segundo; (ii) uma maior fração das colisões tem energia suficiente para superar a energia de ativação. Isso pode ser expresso pela equação de Arrhenius:
k = A e^{-E_a/(RT)}
onde k é a constante de velocidade (maior k significa reação mais rápida), A é o fator pré-exponencial (ligado à frequência de colisões com orientação correta), E_a é a energia de ativação, R é a constante dos gases e T é a temperatura absoluta em kelvin. Explicando as variáveis: E_a é a “barreira” que precisa ser vencida; T é a temperatura em kelvin (mais T faz o expoente -E_a/(RT) ficar menos negativo, então e^{-E_a/(RT)} cresce e k aumenta). Conclusão prática: mais temperatura → reação mais rápida.

Passo 3

Sobre superfície / estado físico (inteiro vs pulverizado): quando você pulveriza o comprimido, você aumenta muito a área de contato entre o sólido e a água. Mais área de contato significa muito mais partículas do comprimido expostas ao solvente ao mesmo tempo, logo mais colisões reativas por unidade de tempo. Em linguagem simples: pulverizar = mais superfície = reagir mais depressa. Mesmo que a temperatura seja moderada, aumentar a superfície costuma dar grande efeito prático na velocidade.

Passo 4

Agora combinamos os dois efeitos (temperatura e superfície). Para acelerar ao máximo a reação queremos:
  • a temperatura mais alta disponível (dentre as opções: 45^\circ\mathrm{C} é a maior), e
  • a maior área de contato (pulverizado é melhor que inteiro).
Vamos comparar as alternativas usando isso:
  • (a) inteiro e frio ( 6^\circ\mathrm{C}) → temperatura baixa e pouca superfície: lenta.
  • (b) pulverizado e quente ( 45^\circ\mathrm{C}) → temperatura alta e muita superfície: aqui a reação recebe ambos os fatores que aceleram bastante.
  • (c) inteiro e quente ( 45^\circ\mathrm{C}) → temperatura boa, mas pouca superfície (pior que b).
  • (d) pulverizado e frio ( 6^\circ\mathrm{C}) → boa superfície, mas temperatura muito baixa (pior que b).
  • (e) inteiro e temperatura ambiente ( 25^\circ\mathrm{C}) → nem superfície nem temperatura ideais (pior que c e b).

Passo 5

Portanto, a combinação que maximiza tanto a fração de colisões com energia suficiente (temperatura alta) quanto o número de colisões (grande área de contato) é a alternativa (b): comprimido pulverizado em água a 45^\circ\mathrm{C}. Confia: temperatura alta e pulverizar é a receita para efervescência mais rápida.

Resposta

b) Quando pulverizado, em água que está à temperatura de 45^\circ\mathrm{C}.

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