A equação química que representa a reação de decomposição do iodeto de hidrogênio é: 2HI(g)HX2(g)+IX2(g);ΔH(25∘C)=−51,9kJ Em relação a esta reação, são fornecidas as seguintes informações:
a) A variação da energia de ativação aparente dessa reação ocorrendo em meio homogêneo é igual a 183,9kJ.
b) A variação da energia de ativação aparente dessa reação ocorrendo na superfície de um fio de ouro é igual a 96,2kJ.
Considere, agora, as seguintes afirmações relativas a essa reação de decomposição:
I. A velocidade da reação no meio homogêneo é igual a da mesma reação realizada no meio heterogêneo.
II. A velocidade da reação no meio homogêneo diminui com o aumento da temperatura.
III. A velocidade da reação no meio heterogêneo independe da concentração inicial de iodeto de hidrogênio.
IV. A velocidade da reação na superfície do ouro independe da área superficial do ouro.
V. A constante de velocidade da reação realizada no meio homogêneo é igual a da mesma reação realizada no meio heterogêneo.
A questão trata do conceito de catálise homogênea e heterogênea, assim, vejamos as afirmativas:
$• \ \text{Afirmativa I:}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$
O catalizador é uma substância que, sem ser consumida durante a reação, aumenta sua velocidade. Com isso, o catalizador diminui a energia de ativação do sistema, assim aumentando a velocidade da reação. Nessa perspectiva, veja que existe uma diferença de energia entre os casos, por conseguinte, há uma diferença de velocidade entre eles.
$• \ \text{Afirmativa II:}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$
A velocidade de uma reação sempre aumenta com a temperatura, isto se deve, pois, em qualquer temperatura existe uma distribuição - distribuição de Maxwell Boltzmann - de energias cinéticas moleculares. Desse modo, a temperaturas mais elevadas, essa distribuição se descola no sentido de ter um maior número de moléculas rápidas do que moléculas lentas, isto é, as reações químicas são aceleradas.
$• \ \text{Afirmativa III:}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$
Assumindo que a reação é elementar, isto é, ocorra em uma etapa, têm-se um processo unimolecular de ordem $2$. Atente que, a velocidade de toda reação depende ao menos da concentração de um dos reagentes, tirando o caso de reações de ordem $0$, em que se independe da concentração.
$• \ \text{Afirmativa IV:}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$
A catálise heterogênea, justamente o caso da superfície de ouro, depende primordialmente da superfície, pois é sobre ela que as moléculas podem reagir mais facilmente - consequentemente mais rápido - a partir de um processo de quimissorção.
$• \ \text{Afirmativa V:}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$
Pela $\text{Teoria das Colisões}$, mais precisamente pela equação de Arrhenius, entende-se que a constante de velocidade depende: (1) fator de frequência, (2) energia de ativação, (3) temperatura, (4) constante geral dos gases. Veja a expressão:\begin{matrix} k &=& A \cdot e^{E_a/RT}
\end{matrix} Note que, como as energias de ativação são diferentes, consequentemente, têm-se constantes diferentes.
\begin{matrix} Letra \ (E)
\end{matrix}
