1. Qual é o papel do catalisador, MnSO4, na velocidade desta reação? Como se explica a variação da velocidade em função da adição de um catalisador?

Passo 1

O enunciado pergunta qual é o papel do catalisador MnSO4 na velocidade de uma reação e como se explica a variação desta velocidade quando adicionamos o catalisador. Aqui o conteúdo é Cinética Química e Catálise, e vamos precisar do conceito de energia de ativação, do Arrhenius e de como um catalisador modifica o mecanismo da reação sem se consumir.

Passo 2

Um catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação química sem ser consumida no processo. Ele age fornecendo um caminho alternativo para a reação, cujo passo determinante (mais lento) apresenta uma energia de ativação menor do que no mecanismo não catalisado.
No caso do MnSO4, o Mn^2+ age em meio homogêneo formando espécies intermediárias com o reagente (por exemplo, gerando radicais ou complexos transitórios). Esse complexo intermediário desce num “vale” de energia menor, o que reduz a barreira energética necessária para que as moléculas reajam.

Passo 3

Pela equação de Arrhenius,
k = A ,e^-Ea/(RT),
onde k é a constante de velocidade, Ea a energia de ativação, R a constante dos gases e T a temperatura. Ao diminuir Ea, o exponencial fica maior e, portanto, k cresce. Como a velocidade inicial v0 costuma ser proporcional a k, temos um aumento na taxa de consumo dos reagentes.

Passo 4

Quando aumentamos a concentração do catalisador [Mn^2+] , em geral a velocidade inicial cresce, pois a frequência de formação do complexo intermediário aumenta. Num intervalo inicial, observa-se aproximadamente
v0 propto [Mn^2+]
Porém, a partir de certa concentração de catalisador, a velocidade pode se estabilizar (plateau) se o passo limitante já não envolver diretamente Mn^2+ ou se o reagente virar fator limitante.

Resposta

O catalisador MnSO4 fornece um caminho alternativo de reação com energia de ativação menor, fazendo a constante de velocidade k crescer (Arrhenius) e, assim, acelerando a reação. Ao aumentar a quantidade de [Mn^2+], a taxa de reação inicial cresce quase linearmente até atingir um limite imposto por outras etapas do mecanismo ou pela concentração dos reagentes.

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