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Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C·mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A·s·mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J·V⁻¹·mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm·L·K⁻¹·mol⁻¹ = 8,31 J·K⁻¹·mol⁻¹ = 1,98 cal·K⁻¹·mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J·s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m·s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72
Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N·m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N·m = 1 kg m²·s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm
Condições ambiente: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol·L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol·L⁻¹
ln X = 2,3 log X
ln 2 = 0,693
Massas Molares (Elemento Químico; Número Atômico; Massa Molar em g·mol⁻¹)
H; 1; 1,01
C; 6; 12,01
N; 7; 14,01
O; 8; 16,00
F; 9; 19,00
Na; 11; 22,99
Mg; 12; 24,31
P; 15; 30,97
S; 16; 32,06
Cℓ; 17; 35,45
K; 19; 39,10
Mn; 25; 54,94
Fe; 26; 55,85
Cu; 29; 63,55
Se; 34; 78,97
Br; 35; 79,90
Rb; 37; 85,47
Sr; 38; 87,62
Nb; 41; 92,91
I; 53; 126,90
Au; 79; 196,97
Hg; 80; 200,59
Um grupo de pesquisadores está testando um novo catalisador heterogêneo para oxidação de um poluente orgânico. Na ausência de catalisador, a constante de velocidade é igual a 2,0·10⁻³ s⁻¹ a 310 K, e a energia de ativação é 85 kJ·mol⁻¹. Na presença do catalisador, a constante de velocidade da reação a 310 K aumenta 10 vezes. Considerações: i) o fator pré-exponencial e a ordem de reação não se alteram com a adição do catalisador; e ii) a concentração inicial do poluente é de 0,200 mol·L⁻¹.
Assinale a alternativa que melhor representa, respectivamente, a energia de ativação e o tempo necessário para que a concentração do poluente caia para 0,050 mol·L⁻¹ na presença do catalisador.
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C·mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A·s·mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J·V⁻¹·mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm·L·K⁻¹·mol⁻¹ = 8,31 J·K⁻¹·mol⁻¹ = 1,98 cal·K⁻¹·mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J·s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m·s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72
Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N·m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N·m = 1 kg m²·s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm
Condições ambiente: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol·L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol·L⁻¹
ln X = 2,3 log X
ln 2 = 0,693
Massas Molares (Elemento Químico; Número Atômico; Massa Molar em g·mol⁻¹)
H; 1; 1,01
C; 6; 12,01
N; 7; 14,01
O; 8; 16,00
F; 9; 19,00
Na; 11; 22,99
Mg; 12; 24,31
P; 15; 30,97
S; 16; 32,06
Cℓ; 17; 35,45
K; 19; 39,10
Mn; 25; 54,94
Fe; 26; 55,85
Cu; 29; 63,55
Se; 34; 78,97
Br; 35; 79,90
Rb; 37; 85,47
Sr; 38; 87,62
Nb; 41; 92,91
I; 53; 126,90
Au; 79; 196,97
Hg; 80; 200,59
Um grupo de pesquisadores está testando um novo catalisador heterogêneo para oxidação de um poluente orgânico. Na ausência de catalisador, a constante de velocidade é igual a 2,0·10⁻³ s⁻¹ a 310 K, e a energia de ativação é 85 kJ·mol⁻¹. Na presença do catalisador, a constante de velocidade da reação a 310 K aumenta 10 vezes. Considerações: i) o fator pré-exponencial e a ordem de reação não se alteram com a adição do catalisador; e ii) a concentração inicial do poluente é de 0,200 mol·L⁻¹.
Assinale a alternativa que melhor representa, respectivamente, a energia de ativação e o tempo necessário para que a concentração do poluente caia para 0,050 mol·L⁻¹ na presença do catalisador.
Resolução comentada
Ea catalisada ≈ 79 kJ/mol e t ≈ 69 s.
Se o fator pré-exponencial é o mesmo, k'/k = e^(ΔEa/RT) = 10, então ΔEa = RT·ln10 = 8,31×310×2,3 ≈ 5,9 kJ/mol, e a Ea cai de 85 para cerca de 79 kJ/mol. Com k' = 0,020 s⁻¹ e reação de 1ª ordem (unidade s⁻¹), t = ln(0,200/0,050)/k' = 1,386/0,020 ≈ 69 s.
Análise das alternativas
B e D (66 kJ) e C (72 kJ) erram o cálculo da redução da Ea. E acerta a Ea, mas erra o tempo (75 s). C e D também têm tempo incorreto.
Referência: Equação de Arrhenius e cinética de 1ª ordem.
Resolução comentada do VaiConcursos.