(PUC-PR) O estudo dos fatores que influenciam na velocidade das reações químicas tem grande importância, principalmente na área industrial.
Com relação à cinética das reações químicas, assinale a alternativa incorreta.
a) O emprego de catalisadores faz com que a entalpia da reação diminua.
b) Após uma colisão efetiva entre moléculas, há a formação de uma espécie intermediária denominada de complexo ativado.
c) O aumento da superfície de contato entre reagentes causa um aumento na velocidade das reações.
d) Segundo a regra de Van’t Hoff, um aumento de
faz com que a velocidade da reação dobre.
Com relação à cinética das reações químicas, assinale a alternativa incorreta.
a) O emprego de catalisadores faz com que a entalpia da reação diminua.
b) Após uma colisão efetiva entre moléculas, há a formação de uma espécie intermediária denominada de complexo ativado.
c) O aumento da superfície de contato entre reagentes causa um aumento na velocidade das reações.
d) Segundo a regra de Van’t Hoff, um aumento de
Passo 1
O enunciado pede que eu assinale a alternativa incorreta entre quatro afirmações sobre cinética de reações químicas. As alternativas são:
a) O emprego de catalisadores faz com que a entalpia da reação diminua.
b) Após uma colisão efetiva entre moléculas, há a formação de uma espécie intermediária denominada de complexo ativado.
c) O aumento da superfície de contato entre reagentes causa um aumento na velocidade das reações.
d) Segundo a regra de Van’t Hoff, um aumento de faz com que a velocidade da reação dobre.
b) Após uma colisão efetiva entre moléculas, há a formação de uma espécie intermediária denominada de complexo ativado.
c) O aumento da superfície de contato entre reagentes causa um aumento na velocidade das reações.
d) Segundo a regra de Van’t Hoff, um aumento de
Informações relevantes do enunciado que vou usar: cada alternativa é uma afirmação sobre fatores que afetam a velocidade das reações; devo identificar qual delas é incorreta.
Passo 2
Entendendo o que é entalpia e o que um catalisador faz (aqui explico conceitos essenciais para avaliar a alternativa
).
- A entalpia de reação, denotada por
, é a diferença de conteúdo energético entre produtos e reagentes:
Se
a reação é exotérmica; se
é endotérmica. Importante:
depende apenas dos estados inicial e final (reagentes e produtos).
- Um catalisador atua fornecendo um caminho alternativo para a reação com menor barreira de energia (menor energia de ativação
). O catalisador não é consumido no processo global e não altera os estados inicial e final. Portanto, ele muda a energia de ativação, não muda a energia dos reagentes nem dos produtos.
Conseqüência prática: como
é diferença entre produtos e reagentes, e o catalisador não altera esses níveis de energia, um catalisador não altera
. Logo a afirmação de que “o emprego de catalisadores faz com que a entalpia da reação diminua” é, em princípio, falsa: catalisadores reduzem
, não
.
Passo 3
Explicando o que é “complexo ativado” (para verificar a alternativa
).
-
Segundo a teoria das colisões/teoria do estado de transição, para que haja reação as moléculas precisam colidir com energia suficiente e com orientação favorável. Uma colisão com energia mínima necessária pode levar à formação de uma configuração de transição instável que chamamos de complexo ativado (ou estado de transição). É uma espécie de “ponto alto” no perfil energético entre reagentes e produtos.
-
Assim, a frase “após uma colisão efetiva … há a formação de … complexo ativado” descreve corretamente a ideia de teoria do estado de transição: colisões eficientes levam à formação desse complexo ativado antes de se formarem os produtos. Portanto
é correta.
Passo 4
Por que o aumento da superfície de contato aumenta a velocidade (análise da alternativa
).
-
Quando um reagente está na forma sólida e outro é líquido ou gasoso, a reação ocorre na interface entre as fases. Aumentar a superfície de contato (por exemplo, moer um sólido em partículas menores) expõe mais área onde as moléculas do outro reagente podem colidir com a superfície reativa. Mais área = mais colisões efetivas por unidade de tempo = maior frequência de reação.
-
Em termos simples: aumentar a superfície aumenta a frequência de encontros entre reagentes, e isso aumenta a velocidade. Logo
é correta.
Passo 5
Entendendo a regra de Van’t Hoff e sua validade (para avaliar
).
-
A regra empírica de Van’t Hoff afirma que, para muitas reações, um aumento de cerca de
aproximadamente dobra (ou aumenta em um fator entre 2 e 3) a velocidade da reação. É uma regra prática, aproximada, usada quando não se conhece a dependência exata da constante de velocidade com a temperatura. -
A dependência correta e mais fundamental é dada pela equação de Arrhenius:
onde
é a constante de velocidade,
é o fator pré-exponencial,
é a energia de ativação,
é a constante dos gases e
é a temperatura absoluta (em kelvin).
- Se você faz uma conta aproximada para um
típico (por exemplo na faixa de algumas dezenas de kJ/mol), o fator
pode ficar na faixa de
para temperaturas e
comuns — por isso a regra empírica. Mas isso depende de
e da temperatura inicial; para reações com energias de ativação muito altas ou muito baixas, o fator pode ser bem diferente de 2. Portanto a regra de Van’t Hoff é uma aproximação frequentemente usada, não uma lei absoluta.
- Conclusão: a afirmação
é uma expressão comum (aceita como regra prática) e, no contexto de uma prova básica, costuma ser considerada correta porque é exatamente a formulação empírica clássica.
Passo 6
Comparando todas as alternativas com o que aprendi nos passos anteriores:
-
: afirma que catalisadores diminuem a entalpia da reação — isso conflita com o conceito de entalpia como diferença entre produtos e reagentes e com o papel do catalisador (que altera , não ). Logo é incorreta. -
: descreve corretamente o complexo ativado após colisão efetiva — correta. -
: aumento de superfície aumenta velocidade por aumentar frequência de colisões — correta. -
: enuncia a regra empírica de Van’t Hoff (aumento de dobra a velocidade) — é uma aproximação clássica e, em geral, considerada correta como regra prática.
Portanto a alternativa incorreta é a
.
Resposta
a)