[ITA 2020] A reação de isomerização do cis-2-b...

06 ITA 2020 - Química

A reação de isomerização do cis-2-buteno para formar o isômero trans-2-buteno, que é mais estável por $4 k J \cdot m o l^{- 1}$ , ocorre em fase gasosa em uma única etapa com energia de ativação de $264 k J \cdot m o l^{- 1}$ . Essa reação ocorre de forma muito mais rápida quando assistida por iodo molecular em fase gasosa como catalisador. A lei de velocidade da reação catalisada é dada por

$velocidade = k [c i s - 2 - b u t e n o]^{\frac{1}{2}}$

O mecanismo proposto para a reação catalisada é baseado em cinco etapas:

I. As moléculas de iodo se dissociam para formar átomos de iodo com energia de dissociação igual a $75 k J m o l^{- 1}$ ;

II. Um dos átomos de iodo é adicionado a um dos átomos de carbono que tem ligação dupla, quebrando essa ligação para formar uma ligação simples $C - C$ . O sistema molecular formado encontra-se a $118 k J m o l^{- 1}$ acima dos reagentes;

III. Uma das extremidades da molécula sofre torção livre em relação à outra extremidade. A energia do sistema molecular após a torção continua a $118 k J m o l^{- 1}$ acima dos reagentes;

IV. O átomo de iodo ligado ao carbono dissocia-se do sistema molecular intermediário e a ligação dupla é formada novamente no isômero trans. Esse processo libera $47 k J m o l^{- 1}$ de energia;

V. Os átomos de iodo se recombinam para formar o iodo molecular, liberando $75 k J m o l^{- 1}$ de energia.

Baseado nessas informações:

a) esboce em uma mesma figura os perfis de energia para a reação de isomerização do cis-2-buteno com e sem a presença de catalisador. Deixe claro, usando diferentes notações, os dois perfis e os valores das energias envolvidas.

b) escreva as reações químicas que ocorrem em cada etapa da reação catalisada para formar a reação global.