Química 2 - Conecte LIVE Solucionário (2020) - Usberco-442-444

Prévia do material em texto

440 UNIDADE 6 | CINÉTICA QUÍMICA
Experimentalmente, observamos que reações diferentes apresentam energias 
de ativação diferentes, e as reações que exigem menor energia de ativação ocor-
rem mais rapidamente, ou seja, com maior rapidez.
A única grandeza que indica o grau de dificuldade da ocorrência de uma reação 
é a energia de ativação; nem o valor, nem o sinal do DH têm influência nesse fato.
Como exemplo disso, podemos mencionar a transformação do Cgrafita em Cdiamante. 
Embora o DH da reação seja muito pequeno (2,90 kJ), é muito difícil obter esse 
processo, já que exige uma Ea muito elevada.
A energia de ativação
Para que uma reação química possa ocorrer, é necessário que os rea-
gentes tenham certa quantidade de energia, chamada energia de ativação 
(Ea). A quantidade, assim como a forma da Ea, varia de uma reação para 
outra. 
Na maioria das reações, a energia é adquirida pelos reagentes atra-
vés de aquecimento (calor).
Algumas vezes, uma faísca é o suficiente para fornecer Ea a um sis-
tema. É o caso da reação entre os gases nitrogênio (N2) e oxigênio (O2), 
componentes do ar. Essa reação não ocorre em condições ambientes, em-
bora exista um grande número de choques entre suas moléculas. 
A reação entre esses gases ocorre na atmosfera apenas quando 
associada às descargas elétricas dos relâmpagos, em dias chuvosos, 
e também no interior dos motores de explosões internas, quando a 
vela do automóvel libera uma faísca elétrica. 
A Ea necessária para a combustão do gás contido em um isquei-
ro, por exemplo, é proveniente de uma faísca.
A faísca também é usada para fornecer a Ea a um dispositivo 
usado em carros para proteger os motoristas: o air bag. Esse dispo-
sitivo é inflado pelo gás nitrogênio (N2) produzido em uma reação 
praticamente instantânea, que ocorre entre o nitreto de sódio e o 
óxido de ferro III:
 →6 NaN Fe O 3 Na O 2 Fe 9 N3 2 3
faísca
2 21 1 1 
 Na natureza, os relâmpagos 
fornecem energia para que 
ocorra a reação entre N2 e O2, 
componentes do ar.
T
h
in
k
s
to
ck
/A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
componentes do ar. Essa reação não ocorre em condições ambientes, em-
 necessária para a combustão do gás contido em um isquei-
 a um dispositivo 
. Esse dispo-
) produzido em uma reação 
T
h
in
k
s
to
ck
/G
e
tt
y
 I
m
a
g
e
s
C
a
s
p
a
r 
B
e
n
s
o
n
/f
S
to
p
/D
io
m
e
d
ia
E
n
ri
q
u
e
 S
o
l/
E
a
s
y
p
ix
 B
ra
s
il
Já os fósforos que usamos diariamente só entram em combustão quando 
atritados; nesse caso, a Ea é obtida a partir do atrito.
2CONECTEQuim_MERC18Sa_U6_Cap24_p438a445.indd 440 8/2/18 12:36 PM
441CAPÍTULO 24 | CONDIÇÕES PARA A OCORRÊNCIA DE REAÇÕES
 1. (UFC-CE) Dado o diagrama de entalpia para os 
processos de adsorção e dissociação de O
2
, em 
superfície de platina:
Entalpia (kJ)
Coordenada de reação
0
O
2 
(g)
O
2 
 (ads)
2 O (ads)
estado de
transição
–17
–37
–251
a) Calcule os valores das variações de entalpia 
(DH) para as seguintes etapas:
 I. O
2
 (g) O
2
 (adsorvido)
 II. O
2
 (adsorvido) 2 O (adsorvido)
 III. O
2
 (g) 2 O (adsorvido)
b) Calcule o valor da energia de ativação da 
etapa:
O
2
 (adsorvido) 2 O (adsorvido)
Solução
a) Para o cálculo do DH, devemos conhecer a en-
talpia de cada espécie, observando o gráfico.
DH 5 H
f
 2 H
i
 I. O
2
 (g) O
2
 (ads) DH 5 237 2 0
H: 0 2 37 ⇒ DH 5 2 37 kJ
 II. O
2
 (ads) 2 O (ads) DH 5 (2251) 2 (237)
H: 237 2 251 ⇒ DH 5 2214 kJ
 III. O
2
 (g) 2 O (ads) DH 5 (2251) 2 0
H: 0 2 251 ⇒ DH 5 2251 kJ
Exercícios resolvidos
b) A energia de ativação é a energia mínima ne-
cessária para a formação do complexo ativado 
(estado de transição). Logo, temos:
 estado de transição 
Ea 5 20 kJ
 O
2 
(ads) 
217
237
Entalpia (H)
 2. (Unifesp) Na tabela, são fornecidas as energias 
de ativação e as variações de entalpia, a 25 8C, de 
três reações do tipo A B.
Reação E
a
 (kJ/mol) DH (kJ/mol)
I 85 220
II 50 230
III 25 120
Para a reação que apresenta maior velocidade de 
conversão de A em B, a diferença entre a energia 
de ativação do complexo ativado e a entalpia do 
produto deve valer:
a) 5 kJ.
b) 45 kJ.
c) 65 kJ.
d) 80 kJ.
e) 105 kJ.
Solução
A reação de maior velocidade apresenta a menor 
energia de ativação (25 kJ/mol): reação III.
Representando graficamente a reação III, temos:
Entalpia (kJ)
x
x 1 25
x 1 20
A
DH 5 120 kJEa 5 25 kJ
B
Logo, a diferença entre a energia de ativação e a 
entalpia do produto (B) é igual a:
(x 1 25) 2 (x 1 20) 5 5 kJ
B
a
n
c
o
 d
e
 i
m
a
g
e
n
s
/A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
B
a
n
c
o
 d
e
 i
m
a
g
e
n
s
/A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
2CONECTEQuim_MERC18Sa_U6_Cap24_p438a445.indd 441 8/2/18 12:36 PM
442 UNIDADE 6 | CINÉTICA QUÍMICA
 1. Considere a seguinte reação, entre hidrogênio 
e iodo:
H
2
2 HII
2
1
As figuras seguintes representam possíveis colisões 
entre os reagentes:
I II III
Indique qual(is) dessa(s) figura(s) representa(m) 
uma geometria apropriada para que a reação 
ocorra.
O diagrama representa uma reação: A 1 B → C
Entalpia (kJ)
Caminho da rea•‹o
0
A 1 B
C
40
60
B
a
n
c
o
 d
e
 i
m
a
g
e
n
s
/A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
Observando o diagrama, responda às questões 
2 a 6.
 2. Dê o valor da entalpia dos reagentes.
Fundamentando seus conhecimentos
 3. Dê o valor da entalpia dos produtos.
 4. Determine o DH da reação.
 5. A reação é endotérmica ou exotérmica?
 6. Dê o valor da energia de ativação da reação.
O diagrama representa as reações: X Y
direta
inversa
� ⇀���
↽ ���� .
Entalpia (kJ)
–20
X
Y
10
50
Caminho da reação
B
a
n
c
o
 d
e
 i
m
a
g
e
n
s
/A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
Responda às questões 7 a 12.
A respeito da reação direta:
 7. A reação é exotérmica ou endotérmica?
 8. Calcule o DH da reação.
 9. Indique o valor da energia de ativação.
A respeito da reação inversa:
 10. A reação é exotérmica ou endotérmica?
 11. Calcule o DH da reação.
 12. Indique o valor da energia de ativação.
Desenvolvendo seus conhecimentos
 1. (Unifor-CE) Para que a reação representada por
A ⎯ B 1 C ⎯ D → A ⎯ C 1 B ⎯ D
possa ocorrer:
• as moléculas AB devem colidir com as molé-
culas CD;
• as moléculas que colidem devem possuir um 
mínimo de energia necessária à reação;
• as colisões moleculares efetivas devem ocorrer 
com moléculas convenientemente orientadas.
Dentre as orientações a seguir, no momento da co-
lisão, a que deve favorecer a reação em questão é:
a) A
B
C
D
⎮ ⎮
b) A
B
D
C
⎮ ⎮
c) A
B DC
⎮ ⎮
d) DB CA
⎮⎮
e) CB DA
⎮⎮
X
Il
u
s
tr
a
ç
õ
e
s
: 
B
a
n
c
o
 d
e
 i
m
a
g
e
n
s
/A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
2CONECTEQuim_MERC18Sa_U6_Cap24_p438a445.indd 442 8/2/18 12:36 PM