(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 10^{\circ} \mathrm{C} faz com que a velocidade da reação dobre.

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 10^{\circ}\mathrm{C} faz com que a velocidade da reação dobre.
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).
  • A entalpia de reação, denotada por \Delta H, é a diferença de conteúdo energético entre produtos e reagentes:
\Delta H = H_{\text{produtos}} - H_{\text{reagentes}}.
Se \Delta H<0 a reação é exotérmica; se \Delta H>0 é endotérmica. Importante: \Delta H 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 E_a). 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 \Delta H é diferença entre produtos e reagentes, e o catalisador não altera esses níveis de energia, um catalisador não altera \Delta H. Logo a afirmação de que “o emprego de catalisadores faz com que a entalpia da reação diminua” é, em princípio, falsa: catalisadores reduzem E_a, não \Delta H.

Passo 3

Explicando o que é “complexo ativado” (para verificar a alternativa b).
  • 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 b é correta.

Passo 4

Por que o aumento da superfície de contato aumenta a velocidade (análise da alternativa c).
  • 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 c é correta.

Passo 5

Entendendo a regra de Van’t Hoff e sua validade (para avaliar d).
  • A regra empírica de Van’t Hoff afirma que, para muitas reações, um aumento de cerca de 10^{\circ}\mathrm{C} 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:
k = A \,\mathrm{e}^{-E_a/(RT)},
onde k é a constante de velocidade, A é o fator pré-exponencial, E_a é a energia de ativação, R é a constante dos gases e T é a temperatura absoluta (em kelvin).
  • Se você faz uma conta aproximada para um E_a típico (por exemplo E_a na faixa de algumas dezenas de kJ/mol), o fator
\frac{k(T+10)}{k(T)}=\exp\!\left[-\frac{E_a}{R}\left(\frac{1}{T+10}-\frac{1}{T}\right)\right]
pode ficar na faixa de \sim 2 para temperaturas e E_a comuns — por isso a regra empírica. Mas isso depende de E_a 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 d 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:
  • a: 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 E_a, não \Delta H). Logo a é incorreta.
  • b: descreve corretamente o complexo ativado após colisão efetiva — correta.
  • c: aumento de superfície aumenta velocidade por aumentar frequência de colisões — correta.
  • d: enuncia a regra empírica de Van’t Hoff (aumento de 10^{\circ}\mathrm{C} dobra a velocidade) — é uma aproximação clássica e, em geral, considerada correta como regra prática.
Portanto a alternativa incorreta é a a.

Resposta

a)

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