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Q U ÍM IC A 31Editora Bernoulli 06. (UFPE) Óxidos de nitrogênio, NOX, são substâncias de interesse ambiental, pois são responsáveis pela destruição de ozônio na atmosfera e, portanto, suas reações são amplamente estudadas. Em um dado experimento, em recipiente fechado, a concentração de NO2 em função do tempo apresentou o seguinte comportamento: 0 Tempo C o n ce n tr aç ão O papel do NO2 nesse sistema reacional é A) reagente. B) intermediário. C) produto. D) catalisador. E) inerte. 07. (PUC-Campinas-SP) Os métodos de obtenção da amônia e do etanol, I. N2(g) + 3H2(g) → Fe 2NH3(g) II. C6H12O6 → zimase 2C2H5OH + 2CO2 , representam, respectivamente, reações de catálise A) heterogênea e enzimática. B) heterogênea e autocatálise. C) enzimática e homogênea. D) homogênea e enzimática. E) homogênea e autocatálise. 08. (UNESP–2006) As velocidades das reações químicas podem ser aumentadas pelo aumento da temperatura; a altas temperaturas, mais moléculas possuem energia maior que a energia de ativação da reação. A velocidade de uma reação também pode ser acelerada pelo uso de um catalisador. A) O que são catalisadores homogêneos e catalisadores heterogêneos? B) EXPLIQUE a ação de um catalisador em uma reação química. 09. A alternativa FALSA é: A) Enzimas são catalisadores produzidos pelos seres vivos, que aceleram reações de interesse do metabolismo do próprio ser vivo. B) Na descrição do mecanismo de uma reação química, a etapa lenta é a que possui menor energia de ativação. C) Nas reações heterogêneas, quanto maior for a área de contato entre reagentes, maior será a rapidez da reação. D) Um aumento da temperatura tende a aumentar a rapidez das reações químicas. E) Um catalisador acelera a rapidez das reações porque diminui a energia de ativação. SEÇÃO ENEM 01. (Enem–2002) O milho verde recém-colhido tem um sabor adocicado. Já o milho verde comprado na feira, um ou dois dias depois de colhido, não é mais tão doce, pois cerca de 50% dos carboidratos responsáveis pelo sabor adocicado são convertidos em amido nas primeiras 24 horas. Para preservar o sabor do milho verde, pode-se usar o seguinte procedimento em três etapas: 1º descascar e mergulhar as espigas em água fervente por alguns minutos; 2º resfriá-las em água corrente; 3º conservá-las na geladeira. A preservação do sabor original do milho verde pelo procedimento descrito pode ser explicada pelo seguinte argumento: A) O choque térmico converte as proteínas do milho em amido até a saturação; este ocupa o lugar do amido que seria formado espontaneamente. B) A água fervente e o resfriamento impermeabilizam a casca dos grãos de milho, impedindo a difusão de oxigênio e a oxidação da glicose. C) As enzimas responsáveis pela conversão desses carboidratos em amido são desnaturadas pelo tratamento com água quente. D) Micro-organismos que, ao retirarem nutrientes dos grãos, convertem esses carboidratos em amido, são destruídos pelo aquecimento. E) O aquecimento desidrata os grãos de milho, alterando o meio de dissolução onde ocorreria espontaneamente a transformação desses carboidratos em amido. Catálises 32 Coleção Estudo GABARITO Fixação 01. D 02. D 03. D 04. D 05. A Propostos 01. A 02. C 03. D 04. C 05. C 06. A 07. A 08. A) O catalisador homogêneo constitui, juntamente com o(s) reagente(s), um sistema monofásico (homogêneo). O catalisador heterogêneo constitui uma fase diferente daquela(s) dos reagentes, de modo a constituir um sistema polifásico (heterogêneo). B) O catalisador diminui a energia de ativação da reação. Desse modo, existirão mais moléculas com energia maior que a energia de ativação, o que ocasionará mais choques efetivos e, consequentemente, maior velocidade da reação química. 09. B Seção Enem 01. C 02. A 03. C 02. Os conversores catalíticos, instalados no cano de escapamento de veículos movidos a gasolina, contêm uma mistura de paládio (Z = 46) e ródio (Z = 45), sólidos que atuam como catalisadores na redução da emissão de poluentes para o meio ambiente. Assim, considerando-se os princípios da cinética química e os conhecimentos sobre as propriedades dos elementos da mistura, é correto o que se afirma em: Gases de exaustão provenientes do motor Saída de gases purificados Saída de gases purificados Gases de exaustão provenientes do motor A) Os catalisadores de paládio e de ródio contêm metais de transição mais densos que os metais alcalinoterrosos. B) A mistura de paládio e de ródio perde massa à medida que o veículo trafega nas estradas e nas cidades. C) A ação da mistura de paládio e de ródio é tanto menor quanto maior for seu espalhamento no conversor catalítico. D) Os conversores catalíticos transformam gases poluentes em não poluentes por meio de reações de catálise homogênea. E) Pode-se aumentar a eficiência de uma reação de catálise pela adição de um inibidor. 03. Catalisador é toda e qualquer substância que acelera uma reação, diminuindo a energia de ativação e a energia do complexo ativado, sem ser consumido durante o processo. Um catalisador normalmente promove um caminho (mecanismo) molecular diferente para a reação. Por exemplo, hidrogênio e oxigênio gasosos são virtualmente inertes à temperatura ambiente, mas reagem rapidamente quando expostos à platina, que, por sua vez, é o catalisador da reação. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Catalisador>. Acesso em: 10 ago. 2010. A sequência a seguir mostra as etapas de uma reação em que há atuação de um catalisador: 1ª etapa (lenta): Ce4+(aq) + Mn 2+ (aq) → Ce 3+ (aq) + Mn 3+ (aq) 2ª etapa (rápida): Ce4+(aq) + Mn 3+ (aq) → Ce 3+ (aq) + Mn 4+ (aq) 3ª etapa (rápida): Tl+(aq) + Mn 4+ (aq) → Tl 3+ (aq) + Mn 2+ (aq) Considerando o processo global e as suas três etapas, pode-se dizer que a espécie que atua como catalisador é A) Ce4+. B) Ce3+. C) Mn2+. D) Mn3+. E) Tl+. Frente B Módulo 06 FRENTE 33Editora Bernoulli MÓDULOQUÍMICA DIFERENÇAS ENTRE SUBSTÂNCIAS MOLECULARES E SUBSTÂNCIAS COVALENTES Tanto nas substâncias moleculares quanto nas covalentes, existem ligações covalentes. Por que, então, essas substâncias apresentam propriedades tão diferentes? Nas substâncias moleculares, os átomos se ligam por meio de ligações covalentes, formando aglomerados de tamanhos definidos: as moléculas. As moléculas podem ter de dois até milhares de átomos, mas têm tamanho definido. A constituição da molécula é revelada pela fórmula molecular, mas, quando essas substâncias formam fase condensada, as moléculas ligam-se umas às outras, só que, por ligações mais fracas que as covalentes: por interações intermoleculares. Nas substâncias covalentes, a situação é outra; normalmente, os átomos estão ligados em rede apenas por ligações covalentes, originando uma estrutura gigantesca de tamanho indeterminado. A fórmula de uma substância covalente só mostra a menor proporção inteira entre as quantidades dos elementos que formam a macroestrutura. Propriedades físicas de substâncias moleculares e covalentes Propriedades físicas Substâncias moleculares Substâncias covalentes T.F. e T.E. normais Possuem baixas T.F. e T.E., pois nessas mudanças de estado só enfraquecem ou rompem interações intermoleculares, normalmente ligações mais fracas. São muito resistentes a altas temperaturas, por isso falamos que possuem altas T.F. e T.E. Para destruir a rede cristalina desses compostos, teríamos de quebrar ligações covalentes, que são fortes. Estado físico Essas substâncias são encontradas nos três estados físicos, dependendo da intensidade das interações intermoleculares presentes. Todas as substâncias desse tipo são sólidas à temperatura ambiente. Solubilidade São solúveis em solventes adequados. Na dissolução, rompem-se interações intermoleculares soluto- soluto para se formarem interações intermoleculares soluto-solvente, aschamadas forças de solvatação. São insolúveis em todos os solventes. Para que se dissolvessem, as intensas ligações covalentes teriam de ser quebradas. Condutividade elétrica As substâncias moleculares são más condutoras de eletricidade quando estão puras. Algumas, quando dissolvidas em solventes adequados, sofrem ionização e a solução resultante apresenta boa condutibilidade. As substâncias covalentes, em geral, são más condutoras de eletricidade. Uma exceção importante é a grafita. A seguir, estão representadas as estruturas cristalinas de duas substâncias, uma molecular e outra covalente. δ1+ H δ1– Br oxigênio silício ligação σ O primeiro cristal representado é molecular; trata-se do HBr na fase sólida. Os átomos de hidrogênio e bromo encontram-se ligados por ligações covalentes e as moléculas se ligam por interações do tipo dipolo-dipolo. Observe como os dipolos se orientam de modo que as cargas opostas se aproximam. O outro cristal é a sílica (SiO2); nele, todos os átomos estão ligados por ligações covalentes, formando uma substância covalente. A cela unitária do cristal é formada por um átomo de silício no centro de um tetraedro e os oxigênios ocupam os vértices. Ligações covalentes II 09 C