(UFSM-RS) Segundo alguns cientistas, a camada de ozônio, importante filtro dos raios ultravioleta provenientes do Sol, pode sofrer decomposição em função dos óxidos de nitrogênio emitidos pelos automóveis, de acordo com o mecanismo:
Com relação a esse mecanismo, pode-se afirmar:
I. Trata-se de uma catálise heterogênea.
II. O NO (g) atua diminuindo a energia de ativação no processo de decomposição do ozônio.
III. O NO (g) não é consumido no decorrer da reação.
Está(ão) correta(s):
a) apenas I.
b) apenas II.
c) apenas III.
d) apenas II e III.
I. Trata-se de uma catálise heterogênea.
II. O NO (g) atua diminuindo a energia de ativação no processo de decomposição do ozônio.
III. O NO (g) não é consumido no decorrer da reação.
a) apenas I.
b) apenas II.
c) apenas III.
d) apenas II e III.
Passo 1
O enunciado nos dá o seguinte mecanismo (duas etapas elementares):
E pede que avaliemos a veracidade das afirmações:
I. Trata-se de uma catálise heterogênea.
II. O atua diminuindo a energia de ativação no processo de decomposição do ozônio.
III. O não é consumido no decorrer da reação.
I. Trata-se de uma catálise heterogênea.
II. O
III. O
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
- As duas etapas mostram todas as espécies como gás:
, , , . - As equações mostram participação de
e em etapas distintas.
A partir daqui a resolução começa de fato.
Passo 2
O que é catálise heterogênea vs homogênea (explicação didática, sem pular passos)?
- Catálise homogênea: o catalisador está na mesma fase dos reagentes (por exemplo, todos gases ou todos em solução líquida).
- Catálise heterogênea: o catalisador está em fase diferente dos reagentes (por exemplo, reagentes gasosos reagindo na superfície de um sólido catalítico).
Como aplicar isso ao mecanismo: examine as fases das espécies fornecidas. No mecanismo todas as espécies estão indicadas como gás:
,
,
,
. Portanto o catalisador (se existir) estaria na mesma fase (gás). Conclusão provisória: não é catálise heterogênea; seria homogênea se
for catalisador.
Passo 3
O que faz um catalisador? (aula curta e prática)
- Definição simples: um catalisador facilita a reação aumentando a velocidade sem ser consumido permanentemente; ele fornece um caminho alternativo com menor energia de ativação.
- Como reconhecer, na prática de prova: se uma espécie aparece nos reagentes de uma etapa e reaparece nos produtos de outra etapa (ou aparece no produto final), ela geralmente está sendo regenerada e, portanto, age como catalisador.
- Importante: um catalisador reduz a energia de ativação (EA) da reação global porque fornece um mecanismo alternativo; não é necessário calcular EA numérico aqui — o fato de existir um mecanismo em etapas já caracteriza a possibilidade de um caminho com EA diferente do caminho direto.
Passo 4
Verificação direta da regeneração do
(passo a passo das contas): some as duas etapas para obter a reação global e ver o que é consumido e o que é regenerado.
Escrevemos as duas etapas:
Some membro a membro: do lado dos reagentes temos
(mas veja que a
aparece apenas no segundo reagente porque foi produzida na etapa 1 e consumida na etapa 2), do lado dos produtos temos
. Agora cancele espécies que aparecem em ambos os lados:
-
aparece como produto da etapa 1 e reagente da etapa 2 → é uma espécie intermediária (aparece e some no mecanismo). Cancela-se. -
aparece como reagente na etapa 1 e como produto na etapa 2 → cancela-se também no balanço global (ou seja, é regenerado).
Depois do cancelamento a reação global fica:
Interpretação clara:
participa do mecanismo (ajuda na transformação do
) mas é regenerado no final — logo não é consumido permanentemente. Isso é a marca de um catalisador.
Passo 5
Avaliação das afirmações com base nas explicações e contas:
-
I. “Trata-se de uma catálise heterogênea.” — FALSA. Todos os participantes estão na fase gasosa, logo, se há catálise, é homogênea, não heterogênea.
-
II. “O
atua diminuindo a energia de ativação no processo de decomposição do ozônio.” — VERDADEIRA. Justificativa: fornece um caminho em duas etapas para a decomposição (via formação de ), ou seja, existe um mecanismo alternativo; por definição de catalisador, ele possibilita um caminho com menor energia de ativação do que o caminho direto (mesmo que não tenhamos valores numéricos, o fato de haver um mecanismo catalítico implica redução da energia de ativação). -
III. “O
não é consumido no decorrer da reação.” — VERDADEIRA, no sentido global da reação: embora seja consumido na primeira etapa, ele é regenerado na segunda etapa; portanto não é consumido no balanço global (é um catalisador).
Passo 6
Dica prática para a prova (bem direto, como um amigo):
- Sempre some as etapas do mecanismo para ver quais espécies são intermediárias (aparecem e desaparecem) e quais são catalisadores (aparecem nos reagentes de uma etapa e reaparecem nos produtos de outra).
- Para distinguir catálise homogênea/heterogênea, verifique as fases (g, l, s). Se forem diferentes, é heterogênea; se iguais, é homogênea.
- Frase de ânimo: você já conseguiu identificar regeneração e reação global — é exatamente o que a prova costuma pedir. Vai dar certo!
Resposta
d)